JP2016164215A - Composition for coating metal surface and metal material using composition - Google Patents

Composition for coating metal surface and metal material using composition Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for coating a metal surface that is excellent in heat resistance and peel resistance and is excellent in coatability and to provide a metal material coated with the composition for coating a metal surface.SOLUTION: The composition for coating a metal surface contains a low-viscous smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent and a surfactant. The metal material has a coating film containing a smectite clay mineral and the coating film is produced by drying or calcinating a coating film formed of the composition for coating a metal surface containing a low-viscous smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent and a surfactant.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、金属表面の耐熱ガスバリアコーティング組成物に関するものであり、さらに詳細には、スメクタイト粘土鉱物を用いた金属表面の耐熱ガスバリアコーティング組成物と、そのコーティング膜を有する金属材料に関するものである。   The present invention relates to a heat-resistant gas barrier coating composition on a metal surface, and more particularly to a heat-resistant gas barrier coating composition on a metal surface using a smectite clay mineral and a metal material having the coating film.

ステンレス鋼をはじめとする各種金属材料は、プラントの産業設備から精密機械部品や電子部品にまで広く使われている。しかし、金属材料は高温にさらされると表面が酸化したり変色したりすることがあるため、コーティングによって保護することが一般的に行われている。   Various metal materials such as stainless steel are widely used from industrial equipment of plants to precision machine parts and electronic parts. However, since the surface of a metal material may be oxidized or discolored when exposed to high temperatures, it is generally protected by a coating.

金属材料の表面保護には、一般的に樹脂やシリコーンを含む塗料が使用される。これらは優れた防食性能を発揮するが200℃から400℃の温度域で連続的に使用すると、樹脂やシリコーンが劣化してしまい十分な性能が得られない。さらに高温の600℃前後以上の温度域では有機物が分解燃焼し、金属材料から剥がれてしまう。このような、高温度域で使うことができる保護膜を形成する樹脂系塗料やシリコーン系塗料は存在していない。   In general, a coating material containing a resin or silicone is used for protecting the surface of the metal material. These exhibit excellent anticorrosion performance, but if they are used continuously in the temperature range of 200 ° C. to 400 ° C., the resin and silicone deteriorate and sufficient performance cannot be obtained. Furthermore, in a high temperature range of about 600 ° C. or higher, the organic matter decomposes and burns and peels off from the metal material. There is no resin-based paint or silicone-based paint that forms a protective film that can be used in such a high temperature range.

高温度域で使用可能なコーティング膜を形成できる塗料としては、水ガラスを主成分とするガラス塗料やセラミック塗料が知られている。これらは材料表面をガラスでコーティングするものであるため、優れた耐熱性と防食性を有する。例えば、特開2007−314875号公報、特開2012−92207号公報には、水ガラスにガラスフリットやセラミックを配合した塗料によって、1000℃以上の耐熱性を有するコーティング膜を形成することが提案されている。   As paints that can form a coating film that can be used in a high temperature range, glass paints and ceramic paints mainly composed of water glass are known. Since these materials coat the material surface with glass, they have excellent heat resistance and corrosion resistance. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-314875 and 2012-92207 propose forming a coating film having a heat resistance of 1000 ° C. or higher with a paint in which glass frit or ceramic is mixed with water glass. ing.

ガラス塗料やセラミック塗料で形成された膜は高いガスバリア性があるが、微粉末のフリットやセラミック粉が配合されるため、十分に長い時間をかけて乾燥しないと焼成時にガスが発生してコーティングが割れてしまうことがある。また、金属薄膜などにコーティングする場合は、薄膜の柔軟性に合わせたフレキシブル性が求められる。しかし、ガラス塗料のように伸縮性がなく耐衝撃性に弱いコーティング膜は、ひび割れを起こしやすく、十分な性能を発揮できないという問題がある。   Films made of glass paint or ceramic paint have high gas barrier properties, but fine powdered frit and ceramic powder are blended. It may break. Moreover, when coating on a metal thin film etc., the flexibility according to the softness | flexibility of a thin film is calculated | required. However, a coating film that is not stretchable and weak in impact resistance, such as glass paint, has a problem that it is liable to crack and cannot exhibit sufficient performance.

特開2005−313604号公報、特開2006−077237号公報、特開2006−188408号公報、特開2006−188418号公報、特開2006−265088号公報、特開2007−277078号公報等には、容易に水中に分散して膨潤し、液の粘度をあげる増粘剤として広く使用されている層状粘土鉱物を用いて、フレキシビリティな膜を形成することが開示されている。   JP-A-2005-313604, JP-A-2006-077237, JP-A-2006-188408, JP-A-2006-188418, JP-A-2006-265088, JP-A-2007-277078, etc. It is disclosed that a flexible film is formed using a layered clay mineral that is widely dispersed as a thickener that easily disperses and swells in water and increases the viscosity of the liquid.

上記特許文献に記載のものは、層状粘土鉱物の分散液が乾くと層状粘土鉱物が重なり合って膜状になることを応用して層状粘土鉱物の自立膜を得るものである。
上記特許文献に開示される技術によれば、層状粘土鉱物によりガスバリア性に優れた自立膜を作製することができる。該自立膜は高いガスバリア性能を有するものであるが、膜の強度や柔軟性を保つために高分子樹脂が配合されたものであるため、耐熱性が350℃程度までしかない。また、膜の形態は樹脂を配合した層状粘土鉱物の自立膜または複合材料であり、金属に密着したコーティング膜を形成することはできないものである。
The one described in the above-mentioned patent document is to obtain a self-supporting film of layered clay mineral by applying the layered clay mineral overlapping when the layered clay mineral dispersion is dried.
According to the technique disclosed in the above-mentioned patent document, a self-supporting film excellent in gas barrier properties can be produced by the layered clay mineral. The self-supporting film has a high gas barrier performance, but since the polymer resin is blended in order to maintain the strength and flexibility of the film, the heat resistance is only about 350 ° C. The film is a self-supporting film or composite material of a layered clay mineral mixed with a resin, and a coating film in close contact with a metal cannot be formed.

また、層状粘土鉱物で形成された1000℃の耐熱性を有する膜の作製方法が、特開2005−104133号公報に開示されている。該作製方法によれば天然あるいは合成の層状粘土鉱物のみから成る粘土薄膜を形成することができる。しかし、金属表面に強固に密着した耐剥離性を有するコーティング膜を形成することはできない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-104133 discloses a method for producing a film having heat resistance of 1000 ° C. formed of layered clay mineral. According to this production method, a clay thin film composed only of a natural or synthetic layered clay mineral can be formed. However, it is not possible to form a coating film having peel resistance that is firmly adhered to the metal surface.

本発明は、従来技術では成しえなかった金属コーティング膜、すなわち、450℃以上の耐熱性と柔軟性とを有すると共に、耐剥離性に優れ、酸化を防止するためのガスバリア性を有するコーティング膜を簡単に形成できる、新規な金属表面コーティング組成物、および、その組成物によるコーティング膜を有する金属材料を提供すること目的とするものである。   The present invention provides a metal coating film that cannot be achieved by the prior art, that is, a coating film having heat resistance and flexibility of 450 ° C. or higher, excellent peeling resistance, and gas barrier properties for preventing oxidation. It is an object of the present invention to provide a novel metal surface coating composition and a metal material having a coating film made of the composition.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、低粘性スメクタイト粘土鉱物と、水溶性有機溶媒と、界面活性剤とを含有するコーティング組成物は、水溶性有機溶媒と界面活性剤とが存在することで、低粘性スメクタイト粘土鉱物が、塗工するだけで金属表面に強固に密着し、耐剥離性に優れ、かつ、柔軟性を有し耐衝撃性に優れる膜を形成することを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a coating composition containing a low-viscosity smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent, and a surfactant has a water-soluble organic solvent and an interface. The presence of an activator allows low-viscosity smectite clay minerals to adhere firmly to the metal surface simply by coating, forming a film with excellent peeling resistance, flexibility, and impact resistance. As a result, the present invention has been completed.

即ち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の金属表面コーティング組成物は、低粘性スメクタイト粘土鉱物と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤とを含有するものであることを特徴とする。   That is, the present invention is based on the above knowledge, and the metal surface coating composition of the present invention is characterized by containing a low-viscosity smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent, and a surfactant. And

また、本発明の金属材料は、低粘性スメクタイト粘土鉱物と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤とを含有する金属表面コーティング組成物の塗膜を乾燥又は焼成したコーティング膜を有することを特徴とする。   The metal material of the present invention is characterized by having a coating film obtained by drying or baking a coating film of a metal surface coating composition containing a low-viscosity smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent, and a surfactant. To do.

本発明の金属表面コーティング組成物によれば、水溶性有機溶媒と、界面活性剤と、低粘性スメクタイト粘土鉱物と含有することとしたため、金属基材表面に強固に接着して耐剥離性、耐衝撃性に優れ、さらに耐熱性及びガスバリア性に優れる保護膜を形成できる金属表面コーティング組成物を提供できる。   According to the metal surface coating composition of the present invention, since it contains a water-soluble organic solvent, a surfactant, and a low-viscosity smectite clay mineral, it adheres firmly to the surface of the metal substrate and is resistant to peeling and resistance. It is possible to provide a metal surface coating composition that is capable of forming a protective film that is excellent in impact properties and that is excellent in heat resistance and gas barrier properties.

また、本発明の金属材料によれば、耐熱性及びガスバリア性に優れるコーティング膜で保護された金属材料を提供できる。   Moreover, according to the metal material of this invention, the metal material protected with the coating film excellent in heat resistance and gas barrier property can be provided.

スメクタイト粘土鉱物が積層された状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state by which the smectite clay mineral was laminated | stacked.

本発明の金属表面コーティング組成物について詳細に説明する。
本発明の金属表面コーティング組成物は、低粘性スメクタイト粘土鉱物を含むスメクタイト粘土鉱物、水溶性有機溶剤、及び界面活性剤を含有し、必要に応じて他の添加剤を含有して成る。
The metal surface coating composition of the present invention will be described in detail.
The metal surface coating composition of the present invention contains a smectite clay mineral including a low-viscosity smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent, and a surfactant, and optionally contains other additives.

スメクタイト粘土鉱物は、水溶性有機溶媒によって金属表面との親和性を改善して均一に塗工され、さらに界面活性剤によって成膜性を向上させることで、金属表面に密着してガスバリア性と耐熱性を有するコーティング膜を形成する。
スメクタイト粘土鉱物は層状の粘土鉱物であり、板状又は円盤状粒子(以下、単に「板状粒子」という。)が層状に重なった構造をしている。層状の粘土鉱物の水性分散液を乾燥することで板状粒子が配向し、ファンデルワールス力及びクーロン力により互いに結合して、図1に示すように、金属基材1上に板状粒子2が積層された構造のコーティング膜となる。
したがって、上記板状粒子間の隙間は、上記板状粒子間を縫うように曲がりくねった経路となって分子や粒子の移動を阻害するため、スメクタイト粘土鉱物を含有するコーティング膜には高いガスバリア性がある。
Smectite clay minerals are uniformly coated with a water-soluble organic solvent to improve the affinity with the metal surface, and by further improving the film formability with a surfactant, the smectite clay mineral adheres closely to the metal surface and has gas barrier properties and heat resistance. A coating film having properties is formed.
The smectite clay mineral is a layered clay mineral, and has a structure in which plate-like or disc-like particles (hereinafter simply referred to as “plate-like particles”) are layered. By drying the aqueous dispersion of the layered clay mineral, the plate-like particles are oriented and bonded to each other by van der Waals force and Coulomb force, and as shown in FIG. Thus, a coating film having a laminated structure is formed.
Therefore, since the gap between the plate-like particles becomes a winding path that sews between the plate-like particles and inhibits the movement of molecules and particles, the coating film containing smectite clay mineral has a high gas barrier property. is there.

また、スメクタイト粘土鉱物の熱分解温度は700℃程度であるため、樹脂を含むコーティング膜に比して耐熱性に優れるコーティング膜が形成される。   Moreover, since the thermal decomposition temperature of the smectite clay mineral is about 700 ° C., a coating film having excellent heat resistance as compared with a coating film containing a resin is formed.

上記スメクタイト粘土鉱物は、厚さが1nm程度の一次粒子が積み重なった層状構造を有している。
スメクタイト系粘土鉱物としては、例えば、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイト、スインホルダイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、ボルコンストアイトを挙げることができる。中でもヘクトライト、スチーブンサイト、モンモリロナイトは成膜性に優れ好ましく使用できる。これらは、合成物、天然物のいずれであってもよいが、一次粒径が制御された合成物であることが好ましい。
The smectite clay mineral has a layered structure in which primary particles having a thickness of about 1 nm are stacked.
Examples of the smectite-based clay mineral include saponite, hectorite, soconite, stevensite, swinholderite, montmorillonite, beidellite, nontronite, and bolconsite. Among these, hectorite, stevensite, and montmorillonite are excellent in film formability and can be preferably used. These may be either synthetic products or natural products, but are preferably synthetic products with a controlled primary particle size.

上記スメクタイト粘土鉱物は、水相に分散されることで、板状粒子の板面が負電荷を帯び、板状の一次粒子間のイオンが水和して一次粒子の間隔が拡がり、一次粒子間の静電気的な反発が生じて層状のスメクタイト粘土鉱物が板状の一次粒子にまで細分化される。そして、接近した板状粒子同士は静電気的に反発するため、スメクタイト粘土鉱物は低粘度のゾルを形成する。しかし、時間の経過と共に高粘度のゲルとなり、塗工を困難にする。
すなわち、上記板状粒子は縁に弱い正電荷を有し、この正電荷が隣接する板状粒子の板面の負電荷と相互反応して、イオン結合によるカードハウス構造を形成してゲル化してしまう。
When the smectite clay mineral is dispersed in the aqueous phase, the plate surfaces of the plate-like particles are negatively charged, the ions between the plate-like primary particles are hydrated, and the interval between the primary particles is expanded. The layered smectite clay mineral is subdivided into plate-like primary particles. And since the plate-like particle | grains which approached repel electrostatically, a smectite clay mineral forms low-sol sol. However, it becomes a highly viscous gel over time, making coating difficult.
That is, the plate-like particle has a weak positive charge at the edge, and this positive charge interacts with the negative charge on the plate surface of the adjacent plate-like particle to form a card house structure by ionic bond and gel. End up.

本発明においては、水相に分散してもゲル化せず低粘度のゾル状態が維持される低粘性のスメクタイト粘土鉱物を用いることを特徴とする。
スメクタイト粘土鉱物は、上記のように水中でガードハウス構造を形成しゲル化してしまう。上記のゲルはチキソ性があるため、再攪拌によって流動性を復元させることでコーティング液として用いることができるが、再攪拌に労力を要したり、塗工中にゲル化して塗り斑の原因になったりすることから、水中に分散しても長期間にわたり安定して低粘性のゾル状態が維持される低粘性スメクタイト粘土鉱物を用いることが好ましい。
The present invention is characterized by using a low-viscosity smectite clay mineral that does not gel even when dispersed in an aqueous phase and maintains a low-viscosity sol state.
As described above, smectite clay minerals form a guard house structure in water and gel. Since the above gel has thixotropy, it can be used as a coating solution by restoring fluidity by re-stirring, but it requires labor for re-stirring, or gels during coating and causes smears. For this reason, it is preferable to use a low-viscosity smectite clay mineral that can stably maintain a low-viscosity sol state for a long period of time even when dispersed in water.

上記低粘性スメクタイト粘土鉱物は、ゲル化が抑止されたものであり、スメクタイト粘土鉱物を20質量%以上の高濃度で分散させることが可能なものである。具体的には、水に20質量%分散させたときの粘度(25℃)が10〜150mPasのものをいう。   The low-viscosity smectite clay mineral is one in which gelation is suppressed, and the smectite clay mineral can be dispersed at a high concentration of 20% by mass or more. Specifically, the viscosity (25 ° C.) when dispersed in water by 20% by mass is 10 to 150 mPas.

上記低粘性スメクタイト粘土鉱物は一般に上市されており、Laponite S482、Laponite SL25(いずれもROCKWOOD社製)等を使用することができる。   The low-viscosity smectite clay mineral is generally marketed, and Laponite S482, Laponite SL25 (both manufactured by ROCKWOOD) can be used.

低粘性スメクタイト粘土鉱物としては、改質剤で改質されたものや、陰イオン型の水溶性重合体又は陽イオン型の水溶性重合体で改質されたものを挙げることができ、例えば、特表平9−503480号公報、米国特許第5015334号、米国特許第5582638号に開示されている。   Examples of the low-viscosity smectite clay mineral include those modified with a modifier, and those modified with an anionic water-soluble polymer or a cationic water-soluble polymer. It is disclosed in JP-T-9-503480, US Pat. No. 5,015,334 and US Pat. No. 5,582,638.

上記改質剤としては、低分子量のアミンの塩を含むもの、リン酸塩化合物やホスホン酸及びその誘導体等を挙げることができる。   Examples of the modifier include those containing a low molecular weight amine salt, phosphate compounds, phosphonic acid and derivatives thereof.

上記陰イオン型の水溶性重合体としては、例えば、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸など、陽イオン型の水溶性重合体としては、ポリエチレンイミン類やポリアミドアミン類などを挙げることができる。また、上記のアミンとの化合物である有機酸としては、例えば、ギ酸や酢酸などを挙げることができる。   Examples of the anionic water-soluble polymer include polyacrylic acid and polymethacrylic acid. Examples of the cationic water-soluble polymer include polyethyleneimines and polyamidoamines. Moreover, as an organic acid which is a compound with said amine, a formic acid, an acetic acid, etc. can be mentioned, for example.

上記のリン酸塩化合物としては、トリポリリン酸、ヘキサメタリン酸、ピロリン酸のナトリウム塩やカリウム塩を挙げることができる。ホスホン酸及びその誘導体としては、ホスホン酸及びその誘導体のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩を挙げることができる。   Examples of the phosphate compound include sodium salt and potassium salt of tripolyphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, and pyrophosphoric acid. Examples of phosphonic acid and its derivatives include sodium salts, potassium salts, ammonium salts and amine salts of phosphonic acids and their derivatives.

スメクタイト粘土鉱物の粒子径は、一般に一次粒子径(メディアン径)が10nm〜500nmであるが、本発明の低粘性スメクタイト粘土鉱物の一次粒子径(メディアン径)は、10nm以上150nm以下であることが好ましい。一次粒子径(メディアン径)が上記範囲内であると成膜性・耐剥離性が向上する。
上記範囲内の粒径であると、成膜性・耐剥離性が向上する理由は明らかではないが、上記粒径の粒子は、上記ゲル化抑止効果と相俟って、金属基材表面の微細な凹凸に入り込んで引っかかるためであると考えられる。
As for the particle diameter of the smectite clay mineral, the primary particle diameter (median diameter) is generally 10 nm to 500 nm, but the primary particle diameter (median diameter) of the low-viscosity smectite clay mineral of the present invention is 10 nm to 150 nm. preferable. When the primary particle diameter (median diameter) is within the above range, film formability and peel resistance are improved.
The reason why the film-forming property / peeling resistance is improved when the particle size is in the above range is not clear, but the particle having the above particle size is coupled with the gelation inhibiting effect on the surface of the metal substrate. This is thought to be due to getting caught in fine irregularities.

スメクタイト粘土鉱物の粒子径は、動的光散乱法やレーザー回折散乱法により測定することが可能である。ホモディスパーや超音波発生装置などを用いて強攪拌してスメクタイト粘土鉱物の水分散液を作製して、動的光散乱法やレーザー回折散乱式の測定装置により粒子径の測定を行う。粒子径の測定結果は体積基準で表示される。   The particle size of the smectite clay mineral can be measured by a dynamic light scattering method or a laser diffraction scattering method. An aqueous dispersion of smectite clay mineral is prepared by vigorous stirring using a homodisper or an ultrasonic generator, and the particle diameter is measured by a dynamic light scattering method or a laser diffraction scattering type measuring device. The particle diameter measurement results are displayed on a volume basis.

本発明の金属表面コーティング組成物における低粘性スメクタイト粘土鉱物の含有量は、1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、5質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、さらに10質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
1質量%未満の分散液でも金属表面へ均一にコーティングできるが、コーティングに十分な厚みが得られずガスバリア性が低下する恐れがある。30質量%を超えると粘土鉱物を完全に濡らすことが困難で充分水和せずに沈殿し、低粘度のゾルとならないことがある。
The content of the low-viscosity smectite clay mineral in the metal surface coating composition of the present invention is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less, and further 10 It is preferable that it is at least 15% by mass.
Even a dispersion of less than 1% by mass can be uniformly coated on the metal surface, but a sufficient thickness cannot be obtained for coating, and gas barrier properties may be lowered. If it exceeds 30% by mass, it is difficult to completely wet the clay mineral, and it may precipitate without being sufficiently hydrated to form a low-viscosity sol.

本発明の金属表面コーティング組成物は、金属表面への塗工性を損なわない範囲で目的に応じて他の層状粘土鉱物を含有することができる。
他の層状粘土鉱物としては、高アスペクト比の天然スメクタイト粘土鉱物等が挙げられる。一次粒子径(メディアン径)が100nm〜500nmである高アスペクト比の天然スメクタイト粘土鉱物を含有することでコーティング膜の柔軟性が向上し、ひび割れしにくくすることができる。
The metal surface coating composition of the present invention can contain other layered clay minerals depending on the purpose as long as the coating property to the metal surface is not impaired.
Other layered clay minerals include natural smectite clay minerals with a high aspect ratio. By containing a high aspect ratio natural smectite clay mineral having a primary particle diameter (median diameter) of 100 nm to 500 nm, the flexibility of the coating film can be improved and cracking can be prevented.

<水溶性有機溶剤>
水溶性有機溶剤は、金属表面コーティング組成物に金属基材表面との親和性を付与し、ハジキ、塗工ムラの発生を防止すると共に、金属表面コーティング組成物の乾燥性を向上させるものである。
金属の表面自体は親水性であるが、金属基材を大気中に保存することで大気中に存在する有機物質(ハイドロカーボン)等が金属基材表面に吸着して疎水性になる。したがって、有機基を有する水溶性有機溶剤を含有することで金属表面との親和性が向上し、コーティング性が向上する。
また、上記水溶性有機溶剤が揮発性を有することで乾燥性が向上し、コーティング膜の焼成時に膜内部でガスが発生して膜が剥離することが防止され、コーティング膜と金属基材との密着性が向上すると共にガスバリア性が向上する。
<Water-soluble organic solvent>
The water-soluble organic solvent gives the metal surface coating composition an affinity with the surface of the metal substrate, prevents the occurrence of repellency and coating unevenness, and improves the drying property of the metal surface coating composition. .
Although the metal surface itself is hydrophilic, when the metal substrate is stored in the atmosphere, organic substances (hydrocarbon) or the like present in the atmosphere are adsorbed on the surface of the metal substrate and become hydrophobic. Therefore, the affinity with a metal surface improves by containing the water-soluble organic solvent which has an organic group, and coating property improves.
In addition, since the water-soluble organic solvent has volatility, the drying property is improved, and it is prevented that gas is generated inside the film when the coating film is baked and the film is peeled off. Adhesion is improved and gas barrier properties are improved.

上記水溶性溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤が挙げられ、これらは一種又は二種以上を混合して用いてもよい。
中でも、グリコールエーテル系溶剤は、引火点が高く安全性に優れ、減粘効果も有するため好ましく使用でき、特にエチレングリコールモノブチルエーテルを好ましく使用できる。
Examples of the water-soluble solvent include alcohol solvents such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropanol, butanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether. Examples include glycol ether solvents such as acetone, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone. These may be used alone or in combination.
Among these, glycol ether solvents can be preferably used because they have a high flash point, are excellent in safety, and have a thinning effect. In particular, ethylene glycol monobutyl ether can be preferably used.

上記水溶性有機溶剤の金属表面コーティング組成物中の含有量は、含有する水溶性有機溶媒にもよるが1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、3質量%以上10質量%以下であることが好ましい。1質量%未満ではハジキが生じたり乾燥性が低下したりすることがあり、30質量%を超えると低粘性スメクタイト粘土鉱物の分散性が低下して沈降することがある。   The content of the water-soluble organic solvent in the metal surface coating composition is preferably 1% by mass to 30% by mass, preferably 3% by mass to 10% by mass, although it depends on the water-soluble organic solvent to be contained. Preferably there is. If it is less than 1% by mass, repelling may occur or the drying property may be reduced, and if it exceeds 30% by mass, the dispersibility of the low-viscosity smectite clay mineral may be reduced and sedimentation may occur.

<界面活性剤>
界面活性剤は、金属表面コーティング液の表面エネルギーを低下させ、金属材料表面への濡れ性を向上させてコーティング膜の密着性・成膜性を向上させるものである。界面活性剤を含有することで均一かつ薄いコーティング膜を形成できる。
<Surfactant>
The surfactant reduces the surface energy of the metal surface coating liquid, improves the wettability to the surface of the metal material, and improves the adhesion and film formability of the coating film. By containing a surfactant, a uniform and thin coating film can be formed.

上記界面活性剤としては、低粘性スメクタイト粘土鉱物のゲル化抑止を阻害しなければ特に制限はないが、中でも、ノニオン系界面活性剤が一番好ましい。ノニオン系界面活性剤はイオンとならず、低粘性スメクタイト粘土鉱物の分散状態に影響を及ぼさないため特に好ましい。   The surfactant is not particularly limited as long as it does not inhibit the gelation of the low-viscosity smectite clay mineral, but among them, the nonionic surfactant is most preferable. Nonionic surfactants are particularly preferable because they do not become ions and do not affect the dispersion state of the low-viscosity smectite clay mineral.

ノニオン系界面活性剤としては、エステル型、エーテル型、又は分子中にエステル結合とエーテル結合の両方を持つエステル・エーテル型のいずれであってもよいが、HLB値が4〜16であるものが好ましい。   The nonionic surfactant may be any of an ester type, an ether type, or an ester / ether type having both an ester bond and an ether bond in the molecule, but has an HLB value of 4 to 16. preferable.

上記ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル等が挙げられ、これらは一種又は二種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, glycerin ester, sorbitan ester, sucrose ester, glycerin ester polyoxyethylene ether, Examples include sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, and the like. These may be used alone or in combination.

上記界面活性剤の金属表面コーティング組成物中の含有量は、0.1質量%以上5質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以上3質量%以下であることが好ましい。
0.1質量%未満では金属材料表面への濡れ性が十分でなく塗工不良が生じることがあり、5質量%を超えると低粘性スメクタイト粘土鉱物の分散性が低下して沈降することがある。
The content of the surfactant in the metal surface coating composition is preferably 0.1% by mass to 5% by mass, and more preferably 0.2% by mass to 3% by mass.
If the amount is less than 0.1% by mass, the wettability to the surface of the metal material is not sufficient and poor coating may occur. If the amount exceeds 5% by mass, the dispersibility of the low-viscosity smectite clay mineral may be lowered and settled. .

<添加剤>
本発明の金属表面コーティング組成物は、必要に応じて、無機結合剤、防錆剤等の他の添加剤を含有することができる。
<Additives>
The metal surface coating composition of this invention can contain other additives, such as an inorganic binder and a rust preventive, as needed.

(無機結合剤)
無機結合剤はスメクタイト鉱物と金属基材との結合を強固にし、耐剥離性を向上させる。
無機結合剤としては、シリカゾル系、アルミナゾル系、アルカリ金属ケイ酸塩系、リン酸塩系が知られているが、シリカゾル系、アルミナゾル系であることが好ましい。
(Inorganic binder)
The inorganic binder strengthens the bond between the smectite mineral and the metal substrate, and improves the peel resistance.
As the inorganic binder, silica sol, alumina sol, alkali metal silicate, and phosphate are known, and silica sol and alumina sol are preferable.

シリカゾルとしては、例えば、日産化学工業のコロイダルシリカ「スノーテックス」、日本化学工業のコロイダルシリカ「シリカドール」等を挙げることができ、アルミナゾルとしては、例えば日産化学工業の「アルミナゾル」等を挙げることができる。   Examples of the silica sol include Nissan Chemical's colloidal silica "Snowtex", Nippon Chemical Industry's colloidal silica "Silica Doll" and the like. Examples of the alumina sol include Nissan Chemical's "Alumina sol" and the like. Can do.

上記無機結合剤の金属表面コーティング組成物中の含有量は、固形分として0.01質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.02質量%以上0.6質量%以下であることが好ましい。
0.01質量%未満では、耐剥離性の向上の効果が充分得られないことがあり、1質量%を超えると低粘性スメクタイト粘土鉱物の分散性が低下することがある。
The content of the inorganic binder in the metal surface coating composition is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less as a solid content, and 0.02% by mass or more and 0.6% by mass or less. Is preferred.
If it is less than 0.01% by mass, the effect of improving the peel resistance may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 1% by mass, the dispersibility of the low-viscosity smectite clay mineral may be lowered.

(防錆剤)
本発明の金属表面コーティング組成物は防錆剤を含有することができる。防錆剤としては亜硝酸塩、安息香酸塩、モリブデン酸塩、オルトリン酸塩、オルトケイ酸塩、クロム酸塩、亜鉛、ポリリン酸塩、ポリケイ酸塩、ポリカルボン酸塩、ホスホン酸塩、アミン類、チアゾール、イミダゾール、ベンゾトリアゾールを挙げることができる。
(Rust inhibitor)
The metal surface coating composition of the present invention can contain a rust inhibitor. As rust inhibitors, nitrite, benzoate, molybdate, orthophosphate, orthosilicate, chromate, zinc, polyphosphate, polysilicate, polycarboxylate, phosphonate, amines, Mention may be made of thiazole, imidazole, benzotriazole.

<金属表面コーティング組成物>
本発明の金属表面コーティング組成物は、低粘性スメクタイト粘土鉱物を水相に分散した低粘性スメクタイト粘土鉱物のゾルを予め作製し、該ゾルに他の成分を加えることで作製できる。
<Metal surface coating composition>
The metal surface coating composition of the present invention can be prepared by preparing a low-viscosity smectite clay mineral sol in which a low-viscosity smectite clay mineral is dispersed in an aqueous phase in advance and adding other components to the sol.

上記低粘性スメクタイト粘土鉱物のゾルの作製は、イオン交換水に低粘性スメクタイト粘土鉱物を加えたものを、攪拌と脱泡が同時に行える遊星式攪拌・脱泡装置で十分に攪拌脱泡することで作製できる。この方法によって、ゲル化が抑止された低粘性スメクタイト粘土鉱物の高濃度の低粘性ゾルを作製することができる。   The low-viscosity smectite clay mineral sol is prepared by sufficiently stirring and defoaming a mixture of ion-exchanged water and low-viscosity smectite clay mineral using a planetary stirring and defoaming device that can simultaneously stir and degas. Can be made. By this method, a low-viscosity sol with a high concentration of a low-viscosity smectite clay mineral in which gelation is suppressed can be produced.

上記金属表面コーティング組成物は、ゾル又はチキソ性を有するゲルであることが好ましく、塗工性の観点からゾルであることが好ましい。
また、金属表面コーティング組成物の粘度(25℃)は、1mPas〜1500mPasであることが好ましく、1mPas〜1000mPas以下であることがより好ましい。1mPas未満ではスメクタイト粘土鉱物の含有量が少なく酸化防止性が低下することがあり、1500mPasを超えると塗工が困難になりムラが生じることがある。
金属表面コーティング組成物の粘度は、例えば東機産業社製の粘度計TVB−10Mを使用し、サンプルに合わせてローターの回転数を調整することで測定できる。
The metal surface coating composition is preferably a sol or a gel having thixotropy, and is preferably a sol from the viewpoint of coatability.
Moreover, it is preferable that it is 1 mPas-1500 mPas, and, as for the viscosity (25 degreeC) of a metal surface coating composition, it is more preferable that it is 1 mPas-1000 mPas or less. If it is less than 1 mPas, the content of the smectite clay mineral is small and the antioxidant property may be lowered, and if it exceeds 1500 mPas, coating may become difficult and unevenness may occur.
The viscosity of the metal surface coating composition can be measured, for example, by using a viscometer TVB-10M manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. and adjusting the rotational speed of the rotor according to the sample.

上記金属表面コーティング組成物は、固形分中の無機材料の含有量が80質量%以上100質量%未満であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。 本発明において固形分とは、水や溶剤等の揮発する成分を除いた乾燥固形部分である。固形分中の有機物量が僅かであることにより、耐熱性に優れるコーティング膜を形成できる。   In the metal surface coating composition, the content of the inorganic material in the solid content is preferably 80% by mass or more and less than 100% by mass, and more preferably 90% by mass or more. In the present invention, the solid content is a dry solid portion excluding volatile components such as water and solvent. When the amount of the organic substance in the solid content is small, a coating film having excellent heat resistance can be formed.

また、無機材料中の低粘性スメクタイト粘土鉱物の含有量は、70質量%以上であることが好ましい。無機材料中に低粘性スメクタイト粘土鉱物を70質量%以上含有することで金属表面コーティング組成物のゲル化が抑止され、薄くかつ均一なコーティング膜を形成できる。   Moreover, it is preferable that content of the low-viscosity smectite clay mineral in an inorganic material is 70 mass% or more. By containing 70% by mass or more of the low-viscosity smectite clay mineral in the inorganic material, gelation of the metal surface coating composition is suppressed, and a thin and uniform coating film can be formed.

<金属材料>
本発明の金属材料は低粘性スメクタイト粘土鉱物を含むスメクタイト粘土鉱物を含有するコーティング膜を有するものであり、上記金属表面コーティング組成物を金属基材表面に塗布し、乾燥又は焼成することで得られるものであり、粘土鉱物等の無機材料に由来する無機物を主成分とするものである。
<Metal material>
The metal material of the present invention has a coating film containing a smectite clay mineral including a low-viscosity smectite clay mineral, and is obtained by applying the metal surface coating composition to the surface of a metal substrate and drying or baking it. The main component is an inorganic substance derived from an inorganic material such as clay mineral.

本発明の金属材料のコーティング膜は、有機物をほとんど含まないため耐熱性に優れる。具体的には、450℃以上の耐熱性を有するものであり、スメクタイト粘土鉱物の分解が始まる700℃程度までの耐熱性を有する。本発明において、「耐熱温度」とは、連続して使用することができる温度であり、連続して加熱しても剥離せずにガスバリア性を維持できる常用使用温度をいい、一瞬であれば耐えることができる短時間のみ使用できる最高使用温度をいうものでない。   The coating film of the metal material of the present invention is excellent in heat resistance because it contains almost no organic matter. Specifically, it has a heat resistance of 450 ° C. or higher, and has a heat resistance of up to about 700 ° C. at which the smectite clay mineral begins to decompose. In the present invention, the “heat-resistant temperature” is a temperature at which continuous use is possible, and refers to a normal use temperature at which gas barrier properties can be maintained without being peeled even if continuously heated, and it can withstand for a moment. It does not mean the maximum operating temperature that can be used only for a short time.

通常、樹脂を含むフレキシブルな粘土膜は、耐熱温度が低いため400℃以上で焼成するとバインダーの役割をしている樹脂がちぎれて成膜状態を維持することができない。
また、樹脂を含まない耐熱性のある層状粘土鉱物の自立膜では、ステンレス表面上で成膜し、乾燥させて膜を形成させても400℃以上で焼成すると、ステンレス表面との密着性が悪いためにガスバリア性が得られず、ステンレス表面が変色してしまう。
Usually, a flexible clay film containing a resin has a low heat-resistant temperature, so that when it is baked at 400 ° C. or higher, the resin acting as a binder is broken and the film formation state cannot be maintained.
In addition, a heat-resistant layered clay mineral free-standing film that does not contain a resin has poor adhesion to the stainless steel surface when fired at 400 ° C. or higher even if it is formed on a stainless steel surface and dried to form a film. Therefore, the gas barrier property cannot be obtained, and the stainless steel surface is discolored.

上記金属材料としては特に制限はないが、例えば、ステンレス、鉄、銅、亜鉛、チタン等が挙げられる。   Although there is no restriction | limiting in particular as said metal material, For example, stainless steel, iron, copper, zinc, titanium etc. are mentioned.

上記金属材料への塗布は従来公知の方法で行うことができ、例えば、ギャップコーター塗工法、浸漬塗工法、ビードコート法、リングコート法等が挙げられる。
乾燥方法としては、室温での静置や温風乾燥が挙げられ、焼成方法としては焼成炉やオーブンでの焼成が挙げられ、焼成温度は400℃〜650℃であることが好ましい。
Application to the metal material can be performed by a conventionally known method, and examples thereof include a gap coater coating method, a dip coating method, a bead coating method, and a ring coating method.
Examples of the drying method include standing at room temperature and hot-air drying. Examples of the firing method include firing in a firing furnace or oven. The firing temperature is preferably 400 ° C to 650 ° C.

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to the following Example.

[実施例1]
イオン交換水91.1質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を3質量%加え、遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡し低粘性ゾルを得た。
エチレングリコールモノブチルエーテル4.0質量%とエタノール1.5質量%を混合し、これにポリオキシエチレンラウリルエーテル(第一工業製薬製 DKS NL40、HLB値9)を0.4質量%加え溶解し、水溶性有機溶媒液を作製した。
上記低粘性ゾルを、ディスパー(プライミクス社製:ホモディスパーMODEL2.5)で500rpmで攪拌しながら、上記水溶性有機溶媒液を加えて10分間撹拌し、金属表面コーティング組成物を得た。
[Example 1]
3% by mass of low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, Inc .: Laponite S482: primary particle diameter (median diameter) 60 nm) is added to 91.1% by mass of ion-exchanged water, and a planetary agitator (Mazerustar KK-manufactured by Kurashiki Boseki). The mixture was stirred and degassed until the liquid became transparent at 400 W) to obtain a low-viscosity sol.
4.0% by mass of ethylene glycol monobutyl ether and 1.5% by mass of ethanol were mixed, and 0.4% by mass of polyoxyethylene lauryl ether (DKS NL40, HLB value 9 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added and dissolved therein. A water-soluble organic solvent solution was prepared.
While stirring the low-viscosity sol with a disper (manufactured by Primics: Homodisper MODEL 2.5) at 500 rpm, the water-soluble organic solvent solution was added and stirred for 10 minutes to obtain a metal surface coating composition.

[実施例2〜4]
実施例1と同様の方法で、下記表1に記す組成に調合した実施例2〜4を作製した。
[Examples 2 to 4]
In the same manner as in Example 1, Examples 2 to 4 prepared to the compositions described in Table 1 below were prepared.

[実施例5]
イオン交換水79.01質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を14.99質量%加え、遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡し、さらにシリカゾル(シリカドール20:日本化学工業製、固形分20質量%)を、シリカ固形分が0.02質量%になるように、0.1質量%加えて撹拌して低粘性ゾルを得た。これに、実施例1と同様の手順で作製した水溶性有機溶媒液を加えてディスパー(プライミクス社製:ホモディスパーMODEL2.5)で500rpmで10分間攪拌し金属表面コーティング組成物を得た。
[Example 5]
14.99% by mass of low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, Inc .: Laponite S482: primary particle diameter (median diameter) 60 nm) is added to 79.01% by mass of ion-exchanged water, and a planetary agitator (Mazerustar, Kurashiki Boseki Co., Ltd.) is added. KK-400W) until the liquid becomes transparent, the mixture is defoamed, and silica sol (silica doll 20: manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., solid content 20% by mass) is further added so that the silica solid content becomes 0.02% by mass. 0.1 wt% was added and stirred to obtain a low viscosity sol. To this was added a water-soluble organic solvent solution prepared in the same procedure as in Example 1, and the mixture was stirred for 10 minutes at 500 rpm with a disper (manufactured by Primics: Homo Disper MODEL 2.5) to obtain a metal surface coating composition.

[実施例6〜7]
実施例5と同様の方法で、表1に記す組成に調合した実施例6、無機結合剤をアルミナゾル(アルミナゾル:日産化学工業製、固形分20質量%)に変え、表1に記す組成に調合した実施例7を作製した。
[Examples 6 to 7]
In the same manner as in Example 5, Example 6 prepared in the composition shown in Table 1, the inorganic binder was changed to alumina sol (alumina sol: manufactured by Nissan Chemical Industries, solid content 20% by mass), and prepared in the composition shown in Table 1. Example 7 was prepared.

[実施例8]
イオン交換水79.1質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を11.25質量%、天然層状粘土鉱物(ベントナイト:クニピアM:クニミネ工業製、一次粒子径(メディアン径) 300nm)を3.75質量%加え、遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡して低粘性ゾルを得た。
実施例1と同様の手順で作製した水溶性有機溶媒液を加えてディスパー(プライミクス社製:ホモディスパーMODEL2.5)で2000rpmで10分間撹拌し、金属表面コーティング組成物を得た。
[Example 8]
Low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, UK: Laponite S482: primary particle diameter (median diameter 60 nm)) is 11.25 mass%, natural layered clay mineral (bentonite: Kunipia M: Kunimine Kogyo Co., Ltd., 3.75% by mass of primary particle size (median diameter) is added, and a low-viscosity sol is obtained by stirring and defoaming with a planetary stirrer (Mazerustar KK-400W, Kurashiki Boseki) until the liquid becomes transparent. Obtained.
A water-soluble organic solvent solution prepared in the same procedure as in Example 1 was added, and the mixture was stirred with a disper (Primics Co., Ltd .: Homo Disper MODEL 2.5) at 2000 rpm for 10 minutes to obtain a metal surface coating composition.

[実施例9]
イオン交換水79.1質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を9.75質量%、天然層状粘土鉱物(ベントナイト:クニピアM:クニミネ工業製、一次粒子径(メディアン径) 300nm)を3.25質量%加え、遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡し、さらにアルミナゾル(アルミナゾル:日産化学工業製、固形分20質量%)を、アルミナ固形分が0.4質量%になるように、2質量%加えて撹拌して低粘性ゾルを得た。これに、実施例1と同様の手順で作製した水溶性有機溶媒液を加えてディスパー(プライミクス社製:ホモディスパーMODEL2.5)で500rpmで10分間攪拌し、金属表面コーティング組成物を得た。
[Example 9]
Low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, UK: Laponite S482: primary particle diameter (median diameter 60 nm)) is 9.75% by mass, natural layered clay mineral (bentonite: Kunipia M: Add 3.25% by mass of the primary particle size (median diameter 300 nm) manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd., and stir and degas it with a planetary stirrer (Mazerustar KK-400W, Kurashiki Boseki Co., Ltd.). : Nissan Chemical Industries, Ltd., solid content of 20% by mass) was added and stirred so that the alumina solid content was 0.4% by mass, and a low-viscosity sol was obtained. To this was added a water-soluble organic solvent solution prepared in the same procedure as in Example 1, and the mixture was stirred for 10 minutes at 500 rpm with a disper (manufactured by Primics: Homo Disper MODEL 2.5) to obtain a metal surface coating composition.

[比較例1]
イオン交換水88.10質量%に天然層状粘土鉱物(ベントナイト:クニピアM:クニミネ工業製)を6.0質量%加えてディスパー(プライミクス社製:ホモディスパー MODEL2.5)を用いて2500rpmで30分間攪拌し、十分に分散させた。
これに、実施例1と同様に作製した親水性有機溶媒溶液を加えて10分間撹拌して金属表面コーティング組成物を得た。
[Comparative Example 1]
6.0% by mass of natural layered clay mineral (bentonite: Kunipia M: manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 88.10% by mass of ion-exchanged water, and 30 minutes at 2500 rpm using a disper (Primics Co., Ltd .: Homodisper MODEL 2.5). Stir and disperse well.
To this, a hydrophilic organic solvent solution prepared in the same manner as in Example 1 was added and stirred for 10 minutes to obtain a metal surface coating composition.

[比較例2]
イオン交換水85質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を15質量%加え、遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡して金属表面コーティング組成物を得た。
[Comparative Example 2]
Low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, UK: Laponite S482: primary particle size (median diameter) 60 nm) is added to 85% by mass of ion-exchanged water, and a planetary stirrer (Mazerustar KK-400W, Kurashiki Boseki) is added. The mixture was stirred and degassed until the liquid became transparent to obtain a metal surface coating composition.

[比較例3]
イオン交換水79.5質量%に低粘性合成ヘクトライト(英国ロックウッド社製:ラポナイトS482:一次粒子径(メディアン径)60nm)を15質量%加えて遊星式攪拌装置(倉敷紡績製 マゼルスターKK−400W)で液が透明になるまで攪拌脱泡して低粘性ゾルを作製した。これに、エチレングリコールモノブチルエーテル4.0質量%とエタノール1.5質量%とを混合した水溶性有機溶媒液を加え、ディスパーを用いて500rpmで10分間撹拌し、金属表面コーティング組成物を得た。
[Comparative Example 3]
Low-viscosity synthetic hectorite (manufactured by Rockwood, UK: Laponite S482: primary particle diameter (median diameter) 60 nm) is added to 79.5% by mass of ion-exchanged water, and a planetary agitator (Mazerustar KK- manufactured by Kurashiki Boseki Co., Ltd.) is added. The mixture was stirred and degassed until the liquid became transparent at 400 W) to prepare a low-viscosity sol. To this was added a water-soluble organic solvent liquid obtained by mixing 4.0% by mass of ethylene glycol monobutyl ether and 1.5% by mass of ethanol, and the mixture was stirred for 10 minutes at 500 rpm using a disper to obtain a metal surface coating composition. .

Figure 2016164215
Figure 2016164215

実施例1〜9、比較例1〜3の金属表面コーティング組成物をステンレス鋼材(SUS304)の表面にギャップコーターを用いてそれぞれ塗工した。
比較例2の金属表面コーティング組成物は、はじかれて塗布できなかった。
The metal surface coating compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were respectively applied to the surface of a stainless steel material (SUS304) using a gap coater.
The metal surface coating composition of Comparative Example 2 was repelled and could not be applied.

形成した塗膜を室温で8時間静置し乾燥させ、コーティング膜を有する金属材料を得た。
比較例1は、ハケ塗りやアプリケーターで塗布が可能であったが、乾燥させると膜に密着性がなく剥がれてしまった。
The formed coating film was allowed to stand at room temperature for 8 hours and dried to obtain a metal material having a coating film.
Comparative Example 1 could be applied by brushing or applicator, but when dried, the film had no adhesion and was peeled off.

乾燥させたコーティング膜を有する金属材料をヤマト科学製マッフル炉FO−310で、150℃/1時間で昇温して、600℃で1時間焼成した。
比較例3のコーティング膜は焼成によって一部に割れや剥がれが生じ、耐熱性が充分ではなかった。
The metal material having the dried coating film was heated at 150 ° C./1 hour in a muffle furnace FO-310 manufactured by Yamato Scientific, and baked at 600 ° C. for 1 hour.
The coating film of Comparative Example 3 was partially cracked or peeled off by firing, and the heat resistance was not sufficient.

<評価>
上記各金属材料のコーティング膜を以下の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
<Evaluation>
The coating films of the above metal materials were evaluated by the following methods. The evaluation results are shown in Table 2.

(塗工性)
○:ムラなく塗工可能
△:塗工可能であるがムラが生じる
×:塗工不能(はじかれて塗膜を形成できない)
(Coating property)
○: Coating is possible without unevenness △: Coating is possible but unevenness occurs ×: Coating is impossible (the film cannot be formed by repelling)

(成膜性)
○:密着した均一なコーティング膜
△:一部に割れ、剥がれがある
×:密着していない
(Film formability)
○: Adherent uniform coating film △: Some cracks and peeling ×: Not adhered

(碁盤目テープ試験)
JIS(K5600−4−6)に基づいて試験面にカッターナイフを用いて、金属基材に達する切り傷を1mm間隔で縦横それぞれ11本ずつ付け、100個の碁盤目を作製した。次に碁盤目部分に粘着テープを強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、金属基材から剥がれた箇所の数を数えた。
(Cross cut tape test)
Based on JIS (K5600-4-6), using a cutter knife on the test surface, 11 cuts reaching the metal substrate were made at a 1 mm interval in each of the vertical and horizontal directions to produce 100 grids. Next, the adhesive tape was strongly pressure-bonded to the grid area, the ends of the tape were peeled off at an angle of 45 °, and the number of places peeled off from the metal substrate was counted.

(デュポン式落下衝撃試験)
デュポン式落下衝撃試験機(上島製作所製)の撃ち型と受け台の間に金属材料を挟み、1mの高さから500gのおもりを落下させて、衝撃変形によるコーティング膜の割れ・はがれの有無をJIS(K5600−5−3)に基づいて評価した。
○:膜のひび割れなし
△:僅かにひび割れあり
×:膜がちぎれる
(DuPont drop impact test)
A metal material is sandwiched between a shooting type of a DuPont drop impact tester (manufactured by Ueshima Seisakusho) and a cradle, and a weight of 500 g is dropped from a height of 1 m to check whether the coating film is cracked or peeled off due to impact deformation. Evaluation was made based on JIS (K5600-5-3).
○: No cracking of the film △: Slight cracking ×: The film is torn

(鉛筆硬度試験)
コーティング膜の硬さを鉛筆硬度試験(JIS K5600−4−4)で評価した。
(Pencil hardness test)
The hardness of the coating film was evaluated by a pencil hardness test (JIS K5600-4-4).

(テンパーカラー)
焼成後のヤケ色を目視で評価した。
(Temper color)
The burnt color after firing was visually evaluated.

Figure 2016164215
Figure 2016164215

1 金属基材
2 板状粘土粒子
1 Metal substrate 2 Plated clay particles

特開2007−314875号公報JP 2007-314875 A 特開2012−92207号公報JP 2012-92207 A 特開2005−313604号公報JP 2005-313604 A 特開2006−077237号公報JP 2006-077237 A 特開2006−188408号公報JP 2006-188408 A 特開2006−188418号公報JP 2006-188418 A 特開2006−265088号公報JP 2006-265088 A 特開2007−277078号公報JP 2007-277078 A 特開2005−104133号公報JP 2005-104133 A

Claims (10)

無機材料と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤とを含有し、上記無機材料が低粘性スメクタイト粘土鉱物を含有するものであることを特徴とする金属表面コーティング組成物。   A metal surface coating composition comprising an inorganic material, a water-soluble organic solvent, and a surfactant, wherein the inorganic material contains a low-viscosity smectite clay mineral. 上記無機材料を、固形分中に80質量%以上100質量%未満含有することを特徴とする請求項1に記載の金属表面コーティング組成物。   2. The metal surface coating composition according to claim 1, wherein the inorganic material is contained in a solid content of 80% by mass or more and less than 100% by mass. 上記無機材料中の低粘性スメクタイト粘土鉱物の含有量が、70質量%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の金属表面コーティング組成物。   The metal surface coating composition according to claim 1 or 2, wherein the content of the low-viscosity smectite clay mineral in the inorganic material is 70% by mass or more. 上記低粘性スメクタイト粘土鉱物を1質量%〜30質量%含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の金属表面コーティング組成物。   The metal surface coating composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the low-viscosity smectite clay mineral is contained in an amount of 1% by mass to 30% by mass. 上記低粘性スメクタイト粘土鉱物の一次粒子径(メディアン径)が、10〜150nmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の金属表面コーティング組成物。   The metal surface coating composition according to any one of claims 1 to 4, wherein a primary particle diameter (median diameter) of the low-viscosity smectite clay mineral is 10 to 150 nm. 上記無機材料が、無機結合剤をさらに含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の金属表面コーティング組成物。   The metal surface coating composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the inorganic material further contains an inorganic binder. 上記無機結合剤がシリカゾル及び/又はアルミナゾルを含むことを特徴とする請求項6に記載の金属表面コーティング組成物。   The metal surface coating composition according to claim 6, wherein the inorganic binder contains silica sol and / or alumina sol. 上記無機結合剤の含有量が、固形分として1質量%以下であることを特徴とする請求項6又は7に記載の金属表面コーティング組成物。   Content of the said inorganic binder is 1 mass% or less as solid content, The metal surface coating composition of Claim 6 or 7 characterized by the above-mentioned. 低粘性スメクタイト粘土鉱物を含むスメクタイト粘土鉱物と、水溶性有機溶剤と、界面活性剤とを含有する金属表面コーティング組成物の塗膜を乾燥又は焼成したコーティング膜を有することを特徴とする金属材料。   A metal material comprising a coating film obtained by drying or baking a coating film of a metal surface coating composition containing a smectite clay mineral containing a low-viscosity smectite clay mineral, a water-soluble organic solvent, and a surfactant. 上記コーティング膜の耐熱温度が450℃以上700℃以下であることを特徴とする請求項9に記載の金属材料。   The metal material according to claim 9, wherein the heat resistance temperature of the coating film is 450 ° C or higher and 700 ° C or lower.
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