JP2020007505A - 加水分解性基含有シリコーン樹脂を含むコーティング組成物、コーティング被膜、および該被膜を有する物品 - Google Patents
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(A)25℃における動粘度90〜200mm2/sを有する加水分解性基含有シリコーン樹脂:100質量部、
(B)テトラアルコキシチタンの部分加水分解縮合物、
但し、該部分加水分解縮合物100重量部に対する、該部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量割合が31.0〜35.1wt%である:1〜10質量部
及び
(C)沸点又は蒸留範囲(初留点から乾点までの温度範囲)150〜180℃を有する、飽和炭化水素溶剤:75〜200質量部
を含むコーティング組成物を提供する。
(A)加水分解性基含有シリコーン樹脂
(A)成分は加水分解性基を有するシリコーン樹脂である。該シリコーン樹脂は、後述する(B)成分存在下にて加水分解縮合して硬化する。特には、空気中の湿気存在下にて加水分解縮合する。該シリコーン樹脂は、25℃における動粘度90〜200mm2/sを有し、好ましくは95〜180mm2/sを有する。
R1 x−Si(OR2)4−x (1)
式(1)中、R1は置換基を有してもよい炭素数1〜8の脂肪族または芳香族炭化水素基であり、より好ましくは置換基を有していてもよい炭素数1〜4の、より好ましくは炭素数1又は2の脂肪族炭化水素基である。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基、又はこれらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部又は全部をヒドロキシ基、シアノ基、フッ素以外のハロゲン原子、アルコキシシリル基、ポリオキシアルキレン基、エポキシ基、カルボキシル基等で置換した1価炭化水素基が挙げられる。中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。xは0〜3の整数であり、より好ましくは1又は2である。
(B)成分は、テトラアルコキシチタンの部分加水分解縮合物であり、前記成分(A)が有する加水分解性基(Si−OR2)を空気中の湿気などと反応させて縮合反応させるための触媒である。テトラアルコキシチタンは高触媒活性を有するが、部分加水分解縮合してポリマー化する事で立体障害を大きくして触媒活性を抑制したものである。該テトラアルコキシチタンの部分加水分解縮合物は、例えば、米国特許2689858号及び米国特許4346131号に記載の方法により製造することができる。
TiO2換算重量割合(%)=(部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量)/(部分加水分解縮合物の重量)×100
例えばテトラ−n−ブトキシチタンが部分加水分解縮合してなる2量体の場合、縮合物1モルからTiO2が2モル(79.87×2g)生じると仮定して(79.87×2)/550.42×100=29.0(%)と計算できる。
また、部分加水分解縮合物中から生じると仮定されるTiO2換算重量は、示差走査熱量計(DSC)や固形分測定等を用い、例えば上記部分加水分解縮合物を空気中加熱して完全に加水分解縮合する等して、算出することができる。従って、部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量とは、実際に部分加水分解縮合物を完全に加水分解して得られるTiO2重量であればよい。
式中、m、n、p、及びqは0又は正の数であり、但しm≠n≠p≠0であり、TiO2換算重量割合が31.0〜35.1wt%となる数であり、−ORは上記の通りである。TiO2換算重量割合は好ましくは32.0〜35.0wt%、より好ましくは33.0〜34.5wt%となるのがよい。Rは互いに独立に、メチル、エチル、n−プロピル、i―プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、及び2−エチルヘキシルであり、特に好ましくはn−ブチルである。該部分加水分解縮合物としては市販品を使用することができ、例えば、日本曹達(株)製のB−4、B−7等が挙げられる。
(C)成分は、沸点及び蒸留範囲(初留点から乾点までの温度範囲)のいずれかが150〜180℃、好ましくは166〜177℃にある脂肪族飽和炭化水素溶剤の有機溶剤である。前記(A)成分及び(B)成分を均一に溶解し、希釈して薄膜を形成させる上で必要な成分である。脂肪族飽和炭化水素の炭素数は特に制限されず、溶剤の沸点又は蒸留範囲が上記範囲を満たすものであればよい。例えば、上記沸点又は蒸留範囲を有する脂肪族飽和炭化水素溶剤としては、炭素数9〜12の脂肪族飽和炭化水素を主成分とする溶剤が挙げられる。脂肪族飽和炭化水素とは、例えば、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、ナフテンであり、特に好ましくはイソパラフィン溶剤である。当該構造を有する化合物であれば構造中にハロゲン基又は各種有機基等の官能基を1つ以上有していても構わない。
すなわち、本発明のコーティング組成物を、乾燥したスポンジ又はウェス等の繊維に適量含浸させ、これを手で基材表面に薄く塗り広げ、コーティング組成物が硬化する前に布を用いて均一に拭き上げることで極めて薄いコーティング膜を形成し、これを自然乾燥または乾燥機等を用いて、揮発成分を揮散させる、という方法である。
下記の各成分を表1又は表2に記載の質量比にて混合してコーティング組成物を調製した。
[(A)成分]
(A−1):重量平均分子量が約10,000であり、25℃における動粘度が160mm2/sである、メトキシ基含有シリコーン樹脂(X−40−9250、信越化学工業株式会社製)
(A−2):重量平均分子量が約3,500であり、25℃における動粘度が100mm2/sである、メトキシ基含有シリコーン樹脂化合物(X−40−9225、信越化学工業株式会社製)
(A−3):重量平均分子量が約5,000であり、25℃における動粘度が80mm2/sである化合物(X−40−9246、信越化学工業株式会社製)
(A−4):重量平均分子量が約1,500であり、25℃における動粘度が25mm2/sであるメチル系シリコーン樹脂化合物(KR−500、信越化学工業株式会社製)
(A−5):重量平均分子量が約20,000であり、25℃における動粘度が220mm2/sであるメチルフェニル系シリコーン樹脂化合物(XR−31−B2733、東レ・ダウコーニング株式会社製)
下記においてTiO2換算重量割合(wt%)とは、部分加水分解縮合物100重量部に対する部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量割合(wt%)である。
(B−1):テトラ−n−ブトキシチタンの部分加水分解縮合物(TiO2換算重量割合34.1wt%、B−7、日本曹達株式会社製)
(B−2):テトラ−n−ブトキシチタンの部分加水分解縮合物(TiO2換算重量割合32.1wt%、B−4、日本曹達株式会社製)
(B−3):テトラ−n−ブトキシチタンの部分加水分解縮合物(TiO2換算重量割合35.2wt%、B−10、日本曹達株式会社製)
(B−4):テトラ−n−ブトキシチタンの2量体(TiO2換算重量割合29.0wt%、オルガチックスTA−23、マツモトファインケミカル株式会社製)
(B−5):テトラ−n−ブトキシチタン(TiO2換算重量割合23.5wt%、B−1、日本曹達株式会社製)
(B−6):アルミニウムアルコキシド化合物(DX9740、信越化学工業株式会社製)
(C−1):イソパラフィンの混合物からなる有機溶剤(初留点166℃、乾点177℃、アイソパーG、ExxonMobil社製)
(C−2):イソパラフィンの混合物からなる有機溶剤(初留点180℃、乾点188℃、アイソパーH、ExxonMobil社製)
(C−3):イソパラフィンの混合物からなる有機溶剤(初留点114℃、乾点139℃、アイソパーE、ExxonMobil社製)
各コーティング組成物2mlを黒色塗装板(材質:SPCC−SD、規格:JIS−G−3141、寸法:0.8mm×70mm×150mm、化成電着後片面にアミノアルキド黒色塗装をしたもの、アサヒビーテクノ社製品)に滴下し、ティッシュペーパーを用いて手で薄く塗布し、25℃で5分間静置した。その後、余剰分を乾いたマイクロファイバー布で拭き取った。この際、拭き取りが軽くムラ無く行えるものを○、わずかにムラが発生したり、拭き取りの抵抗がやや重いものを△、ムラの発生が顕著であったり、拭き取りが重く施工が困難なものを×として表1又は2に記載した。
前記施工性評価と同じ方法でコーティング組成物が塗布された試験片を作成した。これをさらに25℃で2時間静置して養生して硬化し、該硬化物から成る被膜を有する試験片を得た。該試験片の被膜面を指で触った際、タックが残っておらず滑り性が発現しているものを〇、タックは残っていないが滑り性が発現していないものを△、タックが残っているものを×として、表1又は2に記載した。
前記施工性評価と同じ方法でコーティング組成物が塗布された試験片を作成した。これをさらに25℃で12時間静置して養生して硬化し、該硬化物から成る被膜を有する試験片を得た。該試験片に精製水を1滴(約2μl)滴下して、水の接触角を接触角計(装置名:Drop Master DM−701、協和界面科学社製品)を用いて測定し、撥水性を評価した。撥水性として望ましい接触角は、概ね100°以上の値である。また同じ試験片に精製水を1滴(約20μl)滴下したものを水平な状態から徐々に傾斜をつけて行き、水滴が流れ始めた角度を水滑落角として滑水性(水滑落性)を評価した。評価の基準は、水滑落角が35°未満のものを○、35〜45°の範囲にあるものを△、45°を超えるものを×として、表1又は2に記載した。
前記施工性評価と同じ方法でコーティング組成物が塗布された試験片を作成した。これをさらに25℃で12時間静置して養生して硬化し、該硬化物から成る被膜を有する試験片を得た。該試験片の、組成物が塗布された面に対して、簡易摩擦試験機(井本製作所製品)を用いて、耐摩耗性試験を実施した。該試験は、試験片を固定した移動板が、毎分30回の速度で1往復100mm移動し、その中心に錘により荷重500gの負荷をかけた摩擦物を設置して、400回往復運動させることにより摩耗を行った。摩耗後の表面の水接触角を前記と同じ方法で測定し、耐摩耗性を評価した。耐摩耗性の評価は、400回往復運動後の水接触角が、摩耗前の水接触角の90%超であるものを○、75〜90%の範囲にあるものを△、75%未満のものを×とし、表1又は2に記載した。ここで、当該試験に用いた摩擦物は、幅が40mmの乾燥した清浄な布帛(セルロース/木綿複合繊維からなる吸水布、スリーボンド社製品「スリーボンド6644E」)に蒸留水を含ませたものを直径20mmのステンレスの円柱に巻き付けたものとし、上記移動板の移動方向と直交する方向に円柱の軸が向くよう設置した。
さらに、TiO4/2単位の含有率が本発明の範囲を満たさない部分加水分解縮合物を(B)成分に代えて用いた比較例6及び7のコーティング組成物は、施工性と硬化性のいずれかが劣る。テトラ−n−ブトキシチタンを使用した比較例8のコーティング組成物は施工性が劣り、アルミニウムアルコキシド化合物を使用した比較例9のコーティング組成物は硬化性が劣る。
(C)成分の配合量が本発明の下限値未満である比較例10のコーティング剤は、(A)成分が高濃度となり十分な施工性を得ることができない。(C)成分の配合量が本発明の上限値超えである比較例11のコーティング組成物は、組成物が希薄になり、十分な膜厚を形成できず、耐摩耗性が不良となった。比較例12のコーティング組成物も施工性は確保できているが十分な膜厚を形成できず、耐摩耗性が不良となった。また、(B)成分の配合量が本発明の範囲未満である比較例13のコーティング組成物は硬化性、撥水性、滑水性、及び耐摩耗性に劣り、(B)成分の配合量が本発明の範囲超である比較例14のコーティング組成物は、施工性に劣った。
これらに対し、表1の実施例1〜9に示す通り、本発明のコーティング組成物はいずれも施工性が良好であり、且つ、撥水性、滑水性、及び耐摩耗性に良好な被膜を与えた。
Claims (8)
- (A)25℃における動粘度90〜200mm2/sを有する加水分解性基含有シリコーン樹脂:100質量部、
(B)テトラアルコキシチタンの部分加水分解縮合物、
但し、該部分加水分解縮合物100重量部に対する、該部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量割合が31.0〜35.1wt%である:1〜10質量部
及び
(C)沸点又は蒸留範囲(初留点から乾点までの温度範囲)150〜180℃を有する、飽和炭化水素溶剤:75〜200質量部
を含むコーティング組成物。 - 前記(A)成分が25℃における動粘度100〜180mm2/sを有する、請求項1記載のコーティング組成物。
- 前記(B)成分の含有量が2〜8質量部である、請求項1又は2記載のコーティング組成物。
- 前記(C)成分の含有量が80〜150質量部である請求項1〜3のいずれか1項記載のコーティング組成物。
- 前記(B)成分において、前記部分加水分解縮合物100重量部に対する前記部分加水分解縮合物を完全に加水分解したと仮定したときに得られるTiO2の重量割合が33.0〜35.1wt%である、請求項1〜4のいずれか1項記載のコーティング組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載のコーティング組成物を硬化してなる被膜。
- 膜厚0.01〜20μmを有する請求項6記載の被膜。
- 請求項6または7記載の被膜を有する物品。
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