JP2017025277A - 塗料およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の塗料は、少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物の粉砕物と分散媒とを含み、前記粉砕物が残留シラノール基を含有することを特徴とする。本発明の塗料の製造方法は、例えば、少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物をゲル化してゲル状ケイ素化合物と分散媒とを混合する工程を含むこと特徴とする。本発明の塗料によれば、例えば、基材上に塗工して、塗工膜を形成し、前記塗工膜に含まれる前記粉砕物同士を化学的に結合させることで、多孔質構造を形成できる。
【選択図】 なし
Description
本発明のシリコーンゾル塗料は、前述のように、少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物の粉砕物と溶媒とを含み、前記粉砕物が残留シラノール基を含有し、前記粉砕物同士を化学的に結合させるための塗料であることを特徴とする。「3官能基以下の飽和結合官能基を含む」とは、ケイ素化合物が、3つ以下の官能基を有し、且つ、これらの官能基が、ケイ素(Si)と飽和結合していることを意味する。
R1およびR2は、それぞれ、直鎖もしくは分枝アルキル基であり、
R1およびR2は、同一でも異なっていても良く、
R1は、Xが2の場合、互いに同一でも異なっていても良く、
R2は、互いに同一でも異なっていても良い。
本発明の塗料の使用方法として、以下に、シリコーン多孔体の製造方法を例示するが、本発明は、これには限定されない。
本発明のシリコーン多孔体は、前述のように、膜強度を示すベンコット(登録商標)による耐擦傷性が、60〜100%であり、可撓性を示すMIT試験による耐折回数が、100回以上であることを特徴とする。
本発明において、前記空隙サイズは、BET試験法により定量化できる。具体的には、比表面積測定装置(マイクロメリティック社製:ASAP2020)のキャピラリに、サンプル(本発明のシリコーン多孔体)を0.1g投入した後、室温で24時間、減圧乾燥を行って、空隙構造内の気体を脱気する。そして、前記サンプルに窒素ガスを吸着させることで吸着等温線を描き、細孔分布を求める。これによって、空隙サイズが評価できる。
(1) アクリルフィルムに塗工・成膜をした空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を、直径15mm程度の円状にサンプリングする。
(2) 次に、前記サンプルについて、蛍光X線(島津製作所社製:ZSX PrimusII)でケイ素を同定して、Si塗布量(Si0)を測定する。つぎに、前記アクリルフィルム上の前記空隙層について、前述のサンプリングした近傍から、50mm×100mmに前記空隙層をカットし、これをガラス板(厚み3mm)に固定した後、ベンコット(登録商標)摺動試験を行う。摺動条件は、重り100g、10往復とする。
(3) 摺動を終えた前記空隙層から、前記(1)と同様にサンプリングおよび蛍光X測定を行うことで、擦傷試験後のSi残存量(Si1)を測定する。耐擦傷性は、ベンコット(登録商標)試験前後のSi残存率(%)で定義し、以下の式で表される。
耐擦傷性(%)=[残存したSi量(Si1)/Si塗布量(Si0)]×100(%)
前記空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を、20mm×80mmの短冊状にカットした後、MIT耐折試験機(テスター産業社製:BE−202)に取り付け、1.0Nの荷重をかける。前記空隙層を抱き込むチャック部は、R2.0mmを使用し、耐折回数を最大10000回行い、前記空隙層が破断した時点の回数を耐折回数とする。
アクリルフィルムに空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を形成した後、X線回折装置(RIGAKU社製:RINT−2000)を用いて全反射領域のX線反射率を測定した。Intensityと2θのフィッティグを行った後に、空隙層・基材の全反射臨界角から空孔率(P%)を算出した。膜密度は以下の式で表すことができる。
膜密度(%)=100(%)−空孔率(P%)
アクリルフィルムに空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を形成した後に、5mm×140mmの短冊状にサンプリングを行う。次に、前記サンプルを引っ張り試験機(島津製作所社製:AG−Xplus)に、チャック間距離が100mmになるようにチャッキングした後に、0.1mm/sの引張速度で引っ張り試験を行う。試験中の前記サンプルを、注意深く観察し、前記サンプルの一部にクラックが入った時点で試験を終了し、クラックが入った時点の伸び率(%)を、引き裂きクラック発生伸び率とする。
空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を50mm×50mmのサイズにカットし、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所社製:HM−150)にセットしてヘイズを測定する。ヘイズ値については、以下の式より算出を行う。
ヘイズ(%)=[拡散透過率(%)/全光線透過率(%)]×100(%)
アクリルフィルムに空隙層(本発明のシリコーン多孔体)を形成した後に、50mm×50mmのサイズにカットし、これを粘接着層でガラス板(厚み:3mm)の表面に貼合する。前記ガラス板の裏面中央部(直径20mm程度)を黒マジックで塗りつぶして、前記ガラス板の裏面で反射しないサンプルを調製する。エリプソメーター(J.A.Woollam Japan社製:VASE)に前記サンプルをセットし、500nmの波長、入射角50〜80度の条件で、屈折率を測定し、その平均値を屈折率とする。
前記本発明の塗料を用いて製造される前記シリコーン多孔体は、前述のように、空気層と同様の機能を奏することから、前記空気層を有する対象物に対して、前記空気層に代えて利用することができる。
本実施例では、以下のようにして本発明の塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を製造した。
DMSO 2.2gに、ケイ素化合物の前駆体であるMTMSを0.95g溶解させた。前記混合液に、0.01mol/Lのシュウ酸水溶液を0.5g添加し、室温で30分、撹拌を行うことでMTMSを加水分解して、トリス(ヒドロキシ)メチルシランを生成した。
前記ゲル化処理を行った混合液を、そのまま、40℃で20時間インキュベートして、熟成処理を行った。
つぎに、前記熟成処理したゲル状ケイ素化合物を、スパチュラを用いて、数mm〜数cmサイズの顆粒状に砕いた。そこに、IPA 40gを添加し、軽く撹拌した後、室温で6時間静置して、ゲル中の溶媒および触媒をデカンテーションした。同様のデカンテーション処理を3回繰り返し、溶媒置換を完了した。そして、前記混合液中の前記ゲル状ケイ素化合物に対して、高圧メディアレス粉砕を行った。この粉砕処理は、ホモジナイザー(商品名 UH−50、エスエムテー社製)を使用し、5ccのスクリュー瓶に、ゲル1.18g、IPA 1.14gを秤量した後、50W、20kHzの条件で2分間の粉砕で行った。
そして、バーコート法により、前記塗工液を、ポリエチレンテレフタレート(PET)製基材の表面に塗布して、塗工膜を形成した。前記塗布は、前記基材の表面1mm2あたり前記ゾル液6μLとした。前記塗工膜を、温度100℃で1分処理し、シリコーン多孔体の前駆体の成膜、および前駆体における前記粉砕物同士の架橋反応を完了させた。これにより、前記基材上に、前記粉砕物同士が化学的に結合した厚み1μmのシリコーン多孔体が形成された。
実施例1のKOHを1.5重量%の光塩基発生触媒(和光純薬工業株式会社:商品名WPBG266)のIPA(イソプロピルアルコール)溶液を用意し、前記ゾル粒子液0.75gに対して0.031g添加し塗工液を調製し、さらに塗工膜形成後にUV照射を350mJ/cm2(@360nm)行なった以外は、実施例1と同様の操作を行ない、基材上にシリコーン多孔体を得た。さらに前記多孔体を60℃での加熱エージングを20hr行なって膜強度をさらに上げた。
実施例2に記載の塗工液にさらに、5重量%のビス(トリメトキシシリル)エタンを前記ゾル液0.75gに対して0.018g加えた以外は、実施例2と同様の操作を行ない、シリコーン多孔体を得た。
熟成工程のインキュベートを、40℃72時間の長時間熟成に変更した以外は、実施例1と同様の方法により、多孔体を形成した。
ケイ素化合物の前駆体としてTEOS(テトラメトキシシラン)を用い、熟成工程におけるインキュベートを、熟成工程のインキュベートを、40℃72時間の長時間熟成に変更した点以外は、実施例1と同様の方法により、多孔体を形成した。なお、本比較例では、多孔体(膜)を1μm厚で作製した場合、膜に部分的な割れが発生したため、厚みは200nmで膜を作製した。
本実施例では、以下のようにして本発明の塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を製造した。
UV照射後に加熱エージングを行わなかったこと以外は、実施例4と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
光塩基発生触媒のIPA溶液添加後、さらに、5重量%のビス(トリメトキシ)シランを前記ゾル液0.75gに対して0.018g加えて塗工液を調整した以外は、実施例4と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
光塩基発生触媒のIPA溶液の添加量を、前記ゾル液0.75gに対して、0.054gとした以外は、実施例4と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
実施例4と同様にして乾燥後の多孔体にUV照射した後、加熱エージングする前に、粘着剤(粘接着層)が片面に塗布されたPETフィルムの、前記粘着剤側を、前記多孔体に室温で貼付してから60℃で22hr加熱エージングした。これ以外は実施例4と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
PETフィルム貼付後に加熱エージングを行わなかったこと以外は、実施例8と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
光塩基発生触媒のIPA溶液添加後、さらに、5重量%のビス(トリメトキシ)シランを前記ゾル液0.75gに対して0.018g加えて塗工液(触媒を含む塗料)を調整した以外は、実施例8と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
光塩基発生触媒のIPA溶液の添加量を、前記ゾル液0.75gに対して、0.054gとした以外は、実施例8と同様の操作を行ない、塗料および多孔質構造(シリコーン多孔体)を形成した。
20 多孔質構造
20’ 塗工膜(前駆層)
20’’ 塗料
21 強度が向上した多孔質構造
101 送り出しローラ
102 塗工ロール
110 オーブンゾーン
111 熱風器(加熱手段)
120 化学処理ゾーン
121 ランプ(光照射手段)または熱風器(加熱手段)
130a 粘接着層塗工ゾーン
130 中間体形成ゾーン
131a 粘接着層塗工手段
131 熱風器(加熱手段)
105 巻き取りロール
106 ロール
201 送り出しローラ
202 液溜め
203 ドクター(ドクターナイフ)
204 マイクログラビア
210 オーブンゾーン
211 加熱手段
220 化学処理ゾーン
221 ランプ(光照射手段)または熱風器(加熱手段)
230a 粘接着層塗工ゾーン
230 中間体形成ゾーン
231a 粘接着層塗工手段
231 熱風器(加熱手段)
251 巻き取りロール
Claims (17)
- 3官能以下の飽和結合官能基を少なくとも含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物の粉砕物と分散媒とを含み、
前記粉砕物が、残留シラノール基を含有し、
前記粉砕物同士を化学的に結合させるための塗料であることを特徴とするシリコーンゾル塗料。 - 前記粉砕物の体積平均粒子径が、0.05〜2.00μmである、請求項1記載の塗料。
- 前記粉砕物同士を化学的に結合させるための触媒を含む、請求項1から3のいずれかに記載の塗料。
- さらに、前記粉砕物同士を間接的に結合させるための架橋補助剤を含む、請求項1から4のいずれか一項に記載の塗料。
- 前記架橋補助剤の含有率が、前記粉砕物の重量に対して0.01〜20重量%である請求項5記載の塗料。
- 少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物を含み、請求項1から6のいずれか一項に記載のシリコーンゾル塗料を製造するための原料であることを特徴とする塗料原料。
- 少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状物であり且つ熟成処理を施したゲル状ケイ素化合物を含み、請求項1から6のいずれか一項に記載のシリコーンゾル塗料を製造するための原料であることを特徴とする塗料原料。
- 少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物の粉砕物と分散媒とを混合する工程を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のシリコーンゾル塗料の製造方法。
- 前記混合する工程において、さらに、前記ゲル状ケイ素化合物の粉砕物同士を間接的に結合させるための架橋補助剤を添加する工程を含む、請求項9記載の製造方法。
- 前記架橋補助剤の添加量が、前記ゲル状ケイ素化合物の粉砕物の重量に対して0.01〜20重量%である請求項10記載の製造方法。
- さらに、前記ゲル状ケイ素化合物を溶媒中で粉砕する粉砕工程を含み、
前記混合工程において、前記粉砕工程により得られた粉砕物を使用する、請求項9から11のいずれか一項に記載の製造方法。 - さらに、前記ケイ素化合物を溶媒中でゲル化して、前記ゲル状ケイ素化合物を生成するゲル化工程を含み、
前記粉砕工程において、前記ゲル化工程により得られた前記ゲル状ケイ素化合物を使用する、請求項12記載の製造方法。 - さらに、前記ゲル状ケイ素化合物を溶媒中で熟成する熟成工程を含み、
前記ゲル化工程において、前記熟成工程後の前記ゲル状ケイ素化合物を使用する、請求項13記載の製造方法。 - 前記熟成工程において、前記ゲル状ケイ素化合物を、前記溶媒中、30℃以上でインキュベートすることにより熟成する、請求項14記載の製造方法。
- 少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物を溶媒中でゲル化して、ゲル状ケイ素化合物を生成するゲル化工程を含むことを特徴とする、請求項7記載の塗料原料の製造方法。
- 少なくとも3官能以下の飽和結合官能基を含むケイ素化合物から得られたゲル状ケイ素化合物を溶媒中で熟成する熟成工程を含むことを特徴とする、請求項8記載の塗料原料の製造方法。
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