JP2945949B2 - Room-temperature-curable coating sol composition and method for producing fluorocopolymer / silica glass hybrid using the same - Google Patents
Room-temperature-curable coating sol composition and method for producing fluorocopolymer / silica glass hybrid using the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高耐候性塗料などに利
用される有機溶剤可溶型の含フッ素共重合体からなる塗
料用フッ素樹脂の改質に係わるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the modification of a fluororesin for coatings comprising an organic solvent-soluble fluorocopolymer used for highly weather-resistant coatings.
【0002】[0002]
【従来の技術】有機溶剤可溶型の含フッ素共重合体(塗
料用フッ素樹脂)は、耐候性に優れるため、近年メンテ
ナンス・フリーの高性能塗料用ベースとして高層建築・
大型構造物・船舶・車輌等広い分野で利用が進んでい
る。かかる有機溶剤可溶型の塗料用フッ素樹脂として
は、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レンなどのフルオロオレフイン成分とシクロヘキシルビ
ニルエーテルなどのアルキルビニルエーテルあるいは高
級カルボン酸ビニルエステルなどのアルキルビニルエス
テル成分とを主構成成分として、これに特定量のヒドロ
キシアルキルビニルエーテルあるいはクロトン酸ヒドロ
キシアルキルなどのヒドロキシル基を含有する単量体成
分を共重合した含フッ素共重合体が公知となっていて各
社から上市されている(特開平3−231906、特公
昭60−21686、特公昭61−49323)。かか
る有機溶剤可溶型の含フッ素共重合体は、キシレンなど
の有機溶剤の揮発により透明な皮膜を与え、そのままで
ラッカー型塗料としても使用できるが、耐汚染性や塗膜
の硬度を実用的な水準まで到達させるためには架橋処理
を必要とし、通常イソシアネート化合物やメチル化メラ
ミン樹脂などのアミノプラスト樹脂系の硬化剤を配合し
て使用される。しかし、イソシアネート化合物などによ
る室温硬化は、かなり遅く通常一週間以上を要するこ
と、メラミン樹脂系硬化剤による焼き付け硬化もかなり
の高温(180℃ 30分、280℃ 3分)を必要と
する。また、硬化しても塗膜の硬度が十分でなく、多く
は鉛筆硬度でH〜2Hであり、また、60度鏡面光沢度
も81〜83%(20度鏡面光沢度65〜72%)で、
なお一層の改良が望まれている。2. Description of the Related Art Organic solvent-soluble fluorine-containing copolymers (fluororesins for paints) have excellent weather resistance and have recently been used as bases for maintenance-free high-performance paints in high-rise buildings.
It is widely used in large fields such as large structures, ships and vehicles. Such a fluorine resin for an organic solvent-soluble coating material mainly includes a fluoroolefin component such as chlorotrifluoroethylene and tetrafluoroethylene and an alkyl vinyl ether component such as an alkyl vinyl ether such as cyclohexyl vinyl ether or an alkyl vinyl ester component such as a higher carboxylic acid vinyl ester. As a component, a fluorinated copolymer obtained by copolymerizing a specific amount of a monomer component having a hydroxyl group such as hydroxyalkyl vinyl ether or hydroxyalkyl crotonate is known, and is marketed by each company (Special Features). Kaihei 3-231906, JP-B-60-21686, JP-B61-49323). Such an organic solvent-soluble fluorocopolymer gives a transparent film by volatilization of an organic solvent such as xylene, and can be used as it is as a lacquer type paint. In order to reach a certain level, a cross-linking treatment is required, and usually an aminoplast resin-based curing agent such as an isocyanate compound or a methylated melamine resin is blended and used. However, room temperature curing with an isocyanate compound or the like is rather slow and usually takes one week or more, and baking with a melamine resin-based curing agent also requires a considerably high temperature (180 ° C. for 30 minutes, 280 ° C. for 3 minutes). Further, even when cured, the hardness of the coating film is not sufficient, and in many cases, the pencil hardness is H to 2H, and the 60-degree specular gloss is 81 to 83% (20-degree specular gloss is 65 to 72%). ,
Still further improvements are desired.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術に鑑みて耐候性などの優れた塗膜を形成し得る
フッ素樹脂塗料のより一層の高性能化をはかり、かつ常
温でも急速に硬化して現場施工をも可能とすることによ
って大型建設機械装置や橋梁、化学プラントなどの構造
物あるいはトンネル内壁、床コーテイング、建物外壁な
ど耐久性を向上させた長期間のメンテナンスフリーの塗
料材料を始めとして、金属、ガラス、セメント、コンク
リート、プラスチック、木材など各種の基材に対し、硬
度、耐水性、耐溶剤性、光沢性、耐候性、耐食性などが
改善されたコーテイング材料を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fluororesin paint capable of forming a coating film having excellent weather resistance and the like in view of the above prior art, and to achieve a higher performance even at room temperature. Long-term maintenance-free paint material that has improved durability, such as large construction machinery, bridges, structures such as chemical plants, or tunnel inner walls, floor coatings, building outer walls, etc. To provide coating materials with improved hardness, water resistance, solvent resistance, glossiness, weather resistance, corrosion resistance, etc. for various substrates such as metal, glass, cement, concrete, plastic, and wood. It is in.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく、市販品の有機溶剤可溶型の水酸基を含有す
る塗料用の含フッ素共重合体に、シリカガラス前駆体の
テトラエトキシシラン、テトラメトキシシランあるいは
その部分縮合体のエチルシリケート40(商品名、コル
コート社製)やメチルシリケート51(商品名、三菱化
成社製)などの市販のアルコキシド化合物を必要により
少量のエタノールやブタノールと共に混合して、微量の
酸触媒の存在下でナノメーターサイズのシリカ粒子との
ハイブリッド化によるシロキサン結合の導入について鋭
意研究を重ねた結果、上記の各成分を特定比率で混合し
たゾル組成物によると、コーテイング時の濡れ性が良
く、塗布や含浸が容易となり、しかも乾燥硬化速度が著
しく速くなり、自然乾燥だけで非常に硬度の高い高光沢
性のかつ密着性の良い塗膜が形成できることを見いだ
し、本発明を完成するにいたった。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has proposed that a commercially available organic solvent-soluble fluorinated copolymer for a hydroxyl group-containing paint is used as a precursor of silica glass precursor. Commercially available alkoxide compounds such as ethoxysilane, tetramethoxysilane or a partial condensate thereof such as ethyl silicate 40 (trade name, manufactured by Colcoat) and methyl silicate 51 (trade name, manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) may be used in a small amount as necessary. As a result of intensive research on the introduction of siloxane bonds by hybridization with nanometer-sized silica particles in the presence of a trace amount of an acid catalyst, a sol composition obtained by mixing the above components at a specific ratio was obtained. With good wettability during coating, easy application and impregnation, and extremely fast drying and curing speed燥 found that only possible very high high glossiness and good adhesion coating hardness is formed, have accomplished the present invention.
【0005】すなわち、本発明は、第一に、(A)フル
オロオレフイン成分とアルキルビニルエーテルもしくは
アルキルビニルエステル成分との共重合体を主構成成分
とし、かつ分子中にヒドロキシ基を含有する含フッ素共
重合体の有機溶剤溶液(塗料用フッ素樹脂ワニス)と、
(B)加水分解性アルコキシシラン又はその部分加水分
解縮合物とを、A成分とB成分との固形分の重量比率が
A/B=1/3〜4/1となるようエタノール、イソプ
ロパノール、1−ブタノールなどを用いて溶解し、これ
にさらに(C)A、B両成分の総重量に対し0.1〜
2.5重量%の酸触媒を含有させてなり、かつ、その組
成成分として水を含有しないことを特徴とする含フッ素
共重合体・シリカガラスハイブリッド体を形成する塗布
用ゾル組成物に関する。また、第二に、上記のゾル組成
物を基材に塗布し、ついで自然乾燥することを特徴とす
る含フッ素共重合体・シリカガラスハイブリッド体の製
法に関する。本発明の上記ゾル組成物において、C成分
の酸触媒の使用は不可欠で、触媒量が少なすぎる場合は
濡れ性が悪かったり、相分離を起こす場合もあり、ま
た、硬化が不十分となり塗膜は粘着性を帯びるなど常温
での硬化は不可能であった。一方、触媒量が多すぎる場
合は、塗膜は梨地様となり透明性や光沢性、基材に対す
る密着性が著しく損なわれた。前記ゾル組成物を基材に
塗布すると、キシレンなどの有機溶剤の揮発と共にテト
ラエトキシシランなどのアルコキシド化合物が空気中の
水分などによって加水分解・重縮合することによって急
速に該組成物は乾燥硬化して無色透明性で高光沢性の堅
い塗膜を形成する。塗膜の硬度はシリカ成分の含有量に
よって異なるが自然乾燥硬化だけでヌープ硬度KH=2
0〜34(鉛筆硬度換算2H〜6H相当)のかなり硬度
の高い塗膜が形成された。That is, the present invention firstly comprises (A) a copolymer of a fluoroolefin component and an alkyl vinyl ether or an alkyl vinyl ester component as a main component and a fluorine-containing copolymer containing a hydroxy group in the molecule. An organic solvent solution of the polymer (fluororesin varnish for paint)
(B) The hydrolyzable alkoxysilane or its partially hydrolyzed condensate is mixed with ethanol, isopropanol, and ethanol so that the weight ratio of the solid component A and the component B is A / B = 1/3 to 4/1. -Dissolve using butanol and the like, and further add (C) 0.1 to 0.1 wt.
Coating containing 2.5% by weight of an acid catalyst and containing no water as a component thereof to form a fluorinated copolymer / silica glass hybrid.
The present invention relates to a sol composition for use . Secondly, the present invention relates to a method for producing a fluorinated copolymer / silica glass hybrid, which comprises applying the above sol composition to a substrate, followed by air drying. In the sol composition of the present invention, the use of an acid catalyst of the C component is indispensable. If the amount of the catalyst is too small, the wettability may be poor, or phase separation may occur. It was impossible to cure at room temperature because it was tacky. On the other hand, when the amount of the catalyst was too large, the coating film became satin-like, and transparency, glossiness, and adhesion to the substrate were significantly impaired. When the sol composition is applied to a base material, the alkoxide compound such as tetraethoxysilane is rapidly hydrolyzed and polycondensed by moisture in the air while volatilizing an organic solvent such as xylene, whereby the composition is rapidly dried and cured. To form a colorless, transparent and high gloss hard coating. The hardness of the coating film varies depending on the content of the silica component.
A coating film having a considerably high hardness of 0 to 34 (corresponding to a pencil hardness of 2H to 6H) was formed.
【0006】本発明においてA成分として用いられる含
フッ素共重合体としては、市販のものを用いることがで
きるが、具体的には特公昭60−21686号公報、特
開昭63−2304号公報に記載される、フルオロオレ
フイン、シクロヘキシルビニルエーテル、アルキルビニ
ルエーテルおよびヒドロキシアルキルビニルエーテルに
基づく単位をそれぞれ特定量含有する含フッ素共重合体
があげられる。また、特開平3−231906号公報に
記載される、全単量体の合計量を規準として、(a)フ
ルオロオレフィン単量体単位:30〜60モル%(b)
クロトン酸ヒドロキシアルキル単量体単位:3〜30モ
ル%(c)上記以外のビニル単量体単位:10〜67モ
ル%を含有する含フッ素共重合体があげられる。含フッ
素共重合体の有機溶剤としては、種々の溶剤が使用可能
であり、キシレン、トルエンのごとき芳香族炭化水素
類、n−ブタノールのごときアルコール類、酢酸ブチル
のごときエステル類、メチルイソブチルケトンのごとき
ケトン類、エチルセロソルブのごときグリコールエーテ
ル類等の他、市販の各種シンナーも採用可能であり、こ
れらを種々の割合で混合して使用することも可能であ
る。かかる有機溶剤は被塗物の状態、蒸発速度、作業環
境等を勘案して適宜選定し、使用量を設定することがで
きる。通常、ワニス中の固形分濃度には特に制限はない
が、40〜70重量%程度が好ましく、50〜60重量
%がより好ましい。本発明で使用するA成分としての含
フッ素共重合体の有機溶剤溶液(塗料用フッ素樹脂ワニ
ス)は、より好ましくは、クロロトリフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレンなどのフルオロオレフイン
に、シクロヘキシルビニルエーテルなどのアルキルビニ
ルエーテルや高級カルボン酸ビニルエステルなどのアル
キルビニルエステルを、交互共重合したものを主構成成
分とし、これにクロトン酸ヒドロキシアルキルやヒドロ
キシアルキルビニルエーテルなどを共重合して分子中に
ヒドロキシル基を含有させた含フッ素共重合体をキシレ
ンその他の有機溶剤に溶解させてなるものである。この
種の共重合体の水酸基価は特に制限がなく、好ましくは
20mgKOH/g−樹脂〜120mgKOH/g−樹
脂であるが、この範囲外でも本発明を適用できる。この
ような共重合体としては、上市されているものでは、旭
硝子(株)製品のルミフロンLF−100(水酸基価2
6mgKOH/g−樹脂)、同ルミフロンLF−200
(水酸基価32mgKOH/g−樹脂)、同ルミフロン
LF−400(水酸基価24mgKOH/g−樹脂)、
同ルミフロンLF−600(水酸基価31mgKOH/
g−樹脂)、東亞合成化学工業(株)製品のザフロンF
C−110(水酸基価44mgKOH/g−樹脂)、同
ザフロンFC−220(水酸基価53mgKOH/g−
樹脂)、同ザフロンXFC640(水酸基価100mg
KOH/g−樹脂)などが挙げられる。また、本発明で
用いられるB成分としての加水分解性アルコキシシラン
としては、一般式Si(OR)n (式中Rは炭素数1〜
4の飽和炭化水素基、nは2〜4の整数を示す)で表さ
れる低級アルコキシシラン類が挙げられる。かかるアル
コキシシランの具体例としては、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な
どのテトラアルコキシシラン、トリメトキシメチルシラ
ン、トリエトキシメチルシランなどのトリアルコキシア
ルキルシランなどが挙げられるが、ジンクリッチペイン
トや鋳造用のバインダーとして工業用に使用されている
アルキルシリケート(テトラメトキシシランやテトラエ
トキシシランの部分加水分解重縮合物(シロキサン結合
を有する))のエチルシリケート40やメチルシリケー
ト51がより好適に使用される。As the fluorinated copolymer used as the component A in the present invention, commercially available ones can be used, and specific examples thereof are described in JP-B-60-21686 and JP-A-63-2304. The fluorinated copolymers containing specific amounts of the units based on fluoroolefin, cyclohexyl vinyl ether, alkyl vinyl ether and hydroxyalkyl vinyl ether, respectively, are mentioned. Further, based on the total amount of all monomers described in JP-A-3-231906, (a) fluoroolefin monomer unit: 30 to 60 mol% (b)
Fluorinated copolymers containing hydroxyalkyl crotonate monomer units: 3 to 30 mol% (c) vinyl monomer units other than the above: 10 to 67 mol%. As the organic solvent of the fluorinated copolymer, various solvents can be used, such as xylene, aromatic hydrocarbons such as toluene, alcohols such as n-butanol, esters such as butyl acetate, and methyl isobutyl ketone. In addition to ketones, glycol ethers such as ethyl cellosolve, and the like, various commercially available thinners can also be used, and these can be used in a mixture at various ratios. Such an organic solvent can be appropriately selected in consideration of the state of the object to be coated, the evaporation rate, the working environment, and the like, and the amount used can be set. Usually, the solid content concentration in the varnish is not particularly limited, but is preferably about 40 to 70% by weight, and more preferably 50 to 60% by weight. The organic solvent solution (fluorine resin varnish for paint) of the fluorine-containing copolymer as the component A used in the present invention is more preferably a fluoroolefin such as chlorotrifluoroethylene or tetrafluoroethylene, or an alkyl such as cyclohexyl vinyl ether. Alkyl vinyl esters such as vinyl ethers and higher carboxylic acid vinyl esters were alternately copolymerized as the main component, and hydroxyalkyl crotonates and hydroxyalkyl vinyl ethers were copolymerized to contain hydroxyl groups in the molecule. It is obtained by dissolving a fluorine-containing copolymer in xylene or another organic solvent. The hydroxyl value of this type of copolymer is not particularly limited, and is preferably from 20 mgKOH / g-resin to 120 mgKOH / g-resin, but the present invention can be applied outside this range. As such a copolymer, Lumiflon LF-100 (having a hydroxyl value of 2) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. is commercially available.
6 mg KOH / g-resin), Lumiflon LF-200
(Hydroxyl value 32 mgKOH / g-resin), Lumiflon LF-400 (hydroxyl value 24 mgKOH / g-resin),
Lumiflon LF-600 (hydroxyl value 31 mgKOH /
g-resin), Zaflon F manufactured by Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.
C-110 (hydroxyl value 44 mgKOH / g-resin), Zaflon FC-220 (hydroxyl value 53 mgKOH / g-resin)
Resin), Zaflon XFC640 (hydroxyl value 100mg)
KOH / g-resin). The hydrolyzable alkoxysilane as the component B used in the present invention includes a general formula Si (OR) n (where R represents a carbon number of 1 to 1).
4 is a saturated hydrocarbon group, and n is an integer of 2 to 4). Specific examples of such alkoxysilanes include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropoxysilane; trialkoxyalkylsilanes such as trimethoxymethylsilane and triethoxymethylsilane; and zinc-rich paint. Silicates 40 and methyl silicates 51 of alkyl silicates (partially hydrolyzed polycondensates of tetramethoxysilane or tetraethoxysilane (having siloxane bonds)) used for industrial purposes as binders for casting and casting are more preferably used. Is done.
【0007】本発明では、B成分の加水分解・重縮合を
促進するために、C成分として微量の酸触媒を必要とす
る。該触媒としてはp−トルエンスルホン酸、ベンゼン
スルホン酸、デカンスルホン酸、パーフロロスルホン酸
などの有機強酸が好ましく使用される。また、5〜10
%の塩化水素を含有するメタノールなども使用できる。
その使用量は、既述の理由により、通常A、B両成分の
総重量に対し、0.1〜2.5重量%程度、好ましくは
0.25〜1重量%である。本発明のゾル組成物におい
て、有機ポリマー成分であるA成分と、無機ガラス成分
であるB成分との混合割合は、重要であり、両者の固形
分の重量比率がA/B=1/3〜4/1となるようにす
べきである。B成分がA成分の3倍量を超えると生成コ
ーテイング膜にスジや亀裂を生じ、密着性が著しく低下
する。また、B成分がA成分の1/4倍量より少なくな
ると、膜の硬度などが低下する。A、B両成分の混合比
率は、B成分の種類によっても多少相違する。たとえば
B成分としてテトラエトキシシランを用いた場合は、A
/B=2/3〜3/1、テトラメトキシシランの縮合物
のメチルシリケート51を用いた場合はA/B=1/1
〜4/1、とするのが好適である。本発明の塗布用ゾル
組成物は、A成分の含フッ素共重合体の有機溶剤溶液
に、B成分の加水分解性アルコキシシラン又はその部分
加水分解縮合物を、必要によりエタノール、イソプロパ
ノール、1−ブタノールなどのアルコールを用いて、均
一に溶解させ、これにさらにC成分の酸触媒を添加する
ことにより、調製される。各成分を混合するときの温度
及び時間に制限はなく、得られるゾル組成物が均一で透
明な溶液状態となればよい。また、C成分の酸触媒は使
用直前に添加してもよいが、あらかじめA、B両成分に
C成分を混合してなるゾル組成物は、密栓状態ならば比
較的長期間ゾル状態を保持してゲル化することは少な
い。本発明の方法によれば、このように調製される均一
なゾル組成物をガラス板など各種基材に塗布した後、自
然乾燥するだけで、また必要により60〜150℃で強
制乾燥することにより、密着性の良い高光沢性の無色透
明な堅い塗膜を形成できる。塗膜は高度に架橋されてい
て有機溶剤、強アルカリ、強酸に全く変化がみられず、
沸騰水中でも安定である。また、クロロトリフルオロエ
チレンを主成分とする含フッ素共重合体は耐放射線性が
期待できる。前記ゾル組成物を基材に塗布するには、浸
漬塗装法のほか、スプレーガン、ブラシ、ローラー、ド
クターナイフなどを用いた通常の塗装方法が採用でき
る。乾燥硬化後の膜厚としては通常5〜50μmが好ま
しく、厚みがこの範囲よりも大きすぎると基材との密着
性が低下し、亀裂、剥離を生成しやすくなる。また、小
さすぎると塗膜の保護効果が低下すると共にピンホール
等の欠陥が発生しやすくなる。本発明の組成物はクリヤ
ー塗料としても使用できるし、さらに顔料などの着色剤
を配合して着色塗料としても使用できる。さらに、必要
に応じてレベリング剤や紫外線吸収剤など各種の公知の
添加剤を用いることができる。In the present invention, a small amount of an acid catalyst is required as the component C in order to promote the hydrolysis and polycondensation of the component B. As the catalyst, a strong organic acid such as p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, decanesulfonic acid and perfluorosulfonic acid is preferably used. 5-10
Methanol containing% hydrogen chloride can also be used.
The amount used is generally about 0.1 to 2.5% by weight, preferably 0.25 to 1% by weight, based on the total weight of both components A and B for the reasons described above. In the sol composition of the present invention, the mixing ratio of the component A, which is an organic polymer component, and the component B, which is an inorganic glass component, is important, and the weight ratio of both solids is A / B = 1/3 to It should be 4/1. If the amount of the component (B) exceeds three times the amount of the component (A), streaks or cracks are formed in the resulting coating film, and the adhesion is significantly reduced. When the amount of the component B is less than 1/4 the amount of the component A, the hardness of the film is reduced. The mixing ratio of both the A and B components is slightly different depending on the type of the B component. For example, when tetraethoxysilane is used as the B component, A
/ B = 2/3 to 3/1, A / B = 1/1 when using methyl silicate 51 as a condensate of tetramethoxysilane
44/1 is preferred. The coating sol composition of the present invention is obtained by adding a hydrolyzable alkoxysilane of the component B or a partially hydrolyzed condensate of the component B to an organic solvent solution of the fluorine-containing copolymer of the component A, and optionally adding ethanol and isopropanol. , 1-butanol, etc., and uniformly dissolved, and further added with an acid catalyst of component C. There is no limitation on the temperature and time when the components are mixed, as long as the obtained sol composition is in a uniform and transparent solution state. The acid catalyst of the component C may be added immediately before use. However, the sol composition obtained by mixing the component C with both the components A and B in advance can maintain the sol state for a relatively long time if it is sealed. Gelation is low. According to the method of the present invention, after the uniform sol composition thus prepared is applied to various substrates such as a glass plate, it is simply air-dried and, if necessary, forcibly dried at 60 to 150 ° C. A high-gloss colorless and transparent hard coating film having good adhesion can be formed. The coating film is highly crosslinked and no change is seen in the organic solvent, strong alkali, strong acid,
It is stable even in boiling water. Further, a fluorinated copolymer containing chlorotrifluoroethylene as a main component can be expected to have radiation resistance. In order to apply the sol composition to a substrate, a normal coating method using a spray gun, a brush, a roller, a doctor knife or the like can be employed in addition to a dip coating method. The thickness of the film after drying and curing is usually preferably 5 to 50 μm. If the thickness is more than this range, the adhesion to the substrate is reduced, and cracks and peeling are likely to occur. On the other hand, if it is too small, the protective effect of the coating film is reduced and defects such as pinholes are liable to occur. The composition of the present invention can be used as a clear coating, or can be used as a coloring coating by blending a coloring agent such as a pigment. Furthermore, various known additives such as a leveling agent and an ultraviolet absorber can be used as needed.
【0008】本発明の組成物を塗料ベースとして使用す
る場合は、表面硬度、光沢性に優れると共に耐溶剤性、
耐汚染性、耐候性に優れた塗膜を室温乾燥硬化といった
穏和な条件下で与えることができるものであり、カラー
鉄板、アルミ板、ステンレススチールなどの金属やガラ
ス、セメント等の無機材料を始め、FRP樹脂、ポリプ
ロピレン、アクリル樹脂、ナイロン、ポリエステル樹
脂、塩化ビニル樹脂、ポリカボネートなどの各種プラス
チックや木材などに塗装して高光沢性の耐スクラッチ
性、耐磨耗性に優れた表面保護用塗料材料として極めて
有用である。特に現場施工可能な耐候性の良いメンテナ
ンスフリーの常乾型塗料として屋外使用に対して有用
で、橋梁、建設機械、船舶・車輌、タンク、化学プラン
トを始めサンルーム、天窓、ソーラー用品、フエンス、
ベランダ、ベンチ、クーリングタワー、支柱、道路標
識、広告塔などの被覆材料や光劣化しやすい基材の保護
などに有用である。本発明の組成物がシリカガラスとの
ハイブリッド膜を形成し、生成皮膜が常温で硬化する理
由などについては詳細はまだ定かではない。多分前記ゾ
ル組成物を基材にコーテイングした後自然乾燥または強
制乾燥すると、空気中の水分との作用によってアルコキ
シシランの加水分解性のアルコキシド基が加水分解する
と同時に該部位間で重縮合が進行してシリカ粒子を生成
し、該シリカ粒子表面のシラノール基が水酸基を含有す
る該フッ素共重合体と水素結合もしくはエステル結合し
てシリカとのハイブリッド体膜が形成されるものと考え
られる。When the composition of the present invention is used as a paint base, the composition has excellent surface hardness and glossiness, as well as solvent resistance,
It can provide a coating film with excellent stain resistance and weather resistance under mild conditions such as drying and curing at room temperature. It can be used for metals such as color iron plate, aluminum plate, stainless steel, and inorganic materials such as glass and cement. Painted on various plastics such as, FRP resin, polypropylene, acrylic resin, nylon, polyester resin, vinyl chloride resin, polycarbonate and wood, etc. and has high gloss and excellent scratch and wear resistance. Is extremely useful. It is especially useful for outdoor use as a maintenance-free, weather-free paint with good weather resistance that can be installed on site, and is used in bridges, construction machinery, ships / vehicles, tanks, chemical plants, sunrooms, skylights, solar supplies, Fuens,
It is useful for protecting coating materials such as verandas, benches, cooling towers, columns, road signs, and advertising towers, and for protecting substrates that are susceptible to light degradation. The details of the reason why the composition of the present invention forms a hybrid film with silica glass and the resulting film cures at room temperature are not clear yet. Perhaps when the sol composition is coated on a substrate and air-dried or forced-dried, the hydrolyzable alkoxide group of the alkoxysilane is hydrolyzed by the action of moisture in the air and polycondensation proceeds between the sites at the same time. It is considered that silica particles are formed by the reaction, and the silanol groups on the surface of the silica particles are hydrogen-bonded or ester-bonded with the fluorine-containing copolymer having a hydroxyl group to form a hybrid film with silica.
【0009】[0009]
【実施例】次に本発明の含フッ素共重合体・シリカガラ
スハイブリッド体を形成する塗布用ゾル組成物及びこの
ゾル組成物を硬化させてなるハイブリッド体の製法を実
施例に基づいて、さらに具体的に説明するが、本発明は
かかる実施例のみに限定されるものでない。EXAMPLE Next, a coating sol composition for forming a fluorine-containing copolymer / silica glass hybrid of the present invention and this sol composition were prepared.
The production method of the hybrid obtained by curing the sol composition will be described more specifically based on Examples, but the present invention is not limited to only these Examples.
【0010】実施例1 クロロトリフルオロエチレンとテトラフルオロエチレン
及びシクロヘキシルビニルエーテルを主構成成分とし
て、分子中にヒドロキシル基を含有する市販の塗料用フ
ッ素樹脂ワニスであるルミフロンLF−200(旭硝子
製品)20gにメチルシリケート51(三菱化成製品)
10gを30gの1−ブタノールとともに混合し、さら
に0.050gのp−トルエンスルホン酸を触媒として
添加し、透明で低粘性のゾル組成物を調製した。この組
成物は長期間安定で、このものをガラス板、アルミ板な
どに塗布し、自然乾燥硬化させた。塗膜は無色透明で亀
裂・スジの生成はなく、密着性と耐溶剤性に優れてお
り、寺沢式微小硬度計(SM−2 太洋テスター製)に
よる塗膜のヌープ硬度はKH=35、鉛筆硬度換算で6
H相当であった。また、塗膜の光沢性は非常に良く、6
0度鏡面反射光沢度で130%で、塗布前のガラス面と
ほとんど同じ値を示した(変角光沢計 日本電色工業 V
G−1D型)。碁盤目カットのテープ剥離試験は100
/100で密着性は良好であった。塗膜の耐溶剤性は良
く、キシレン中に一週間浸漬で変化がなく、またキシレ
ンをガーゼに含浸させ塗膜を100回以上こすっても塗
膜に変化がないことを確認した。塗膜の撥水性、撥油性
も塗料用フッ素樹脂単体と殆ど変わらなかった。Example 1 20 g of Lumiflon LF-200 (a product of Asahi Glass), which is a commercially available fluororesin varnish for paint containing hydroxyl groups in the molecule, containing chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene and cyclohexyl vinyl ether as main components. Methyl silicate 51 (Mitsubishi Chemical products)
10 g was mixed with 30 g of 1-butanol, and 0.050 g of p-toluenesulfonic acid was further added as a catalyst to prepare a transparent and low-viscosity sol composition. This composition was stable for a long period of time. The composition was applied to a glass plate, an aluminum plate and the like, and was naturally dried and cured. The coating film is colorless and transparent, has no cracks or streaks, is excellent in adhesion and solvent resistance, and has a Knoop hardness of KH = 35 according to a Terasawa microhardness tester (SM-2 manufactured by Taiyo Tester). 6 in pencil hardness conversion
H equivalent. Also, the glossiness of the coating film is very good,
It was 130% in 0 degree specular reflection gloss, and showed almost the same value as the glass surface before coating (Variable gloss meter Nippon Denshoku Industries V
G-1D type). The cross-cut tape peel test is 100
The adhesion was good at / 100. The solvent resistance of the coating film was good, and it was confirmed that there was no change after immersion in xylene for one week, and that the coating film did not change even if the coating film was impregnated with xylene and rubbed 100 times or more. The water repellency and oil repellency of the coating film were almost the same as those of the fluororesin alone.
【0011】比較例1 実施例1において、メチルシリケート51の量を含フッ
素共重合体の1.5〜2倍の45〜60g用いた場合は
塗膜の厚い部分に細かいスジや網目状の亀裂を生じ、ま
た剥離が著しく造膜性が不良となった。塗膜の厚さが薄
い場合は亀裂はないが密着性が悪いため傷が付きやすか
った。また、実施例1において、メチルシリケート51
の量が含フッ素共重合体の1/3以下の場合では亀裂の
無い良好な塗膜が形成されたが、塗膜の硬度は十分でな
く微小硬度計によるヌープ硬度はKH=4〜6、鉛筆硬
度換算2B相当であった。しかし、タックフリーの耐汚
染性の良好な塗膜が形成され、常温で硬化するため、高
い硬度を必要としない建築用弾性塗料ベースとしては、
より有用である。Comparative Example 1 In Example 1, when the amount of methyl silicate 51 was 45 to 60 g, which was 1.5 to 2 times the amount of the fluorinated copolymer, fine streaks or network-like cracks were formed in the thick portion of the coating film. And peeling was remarkable, resulting in poor film-forming properties. When the thickness of the coating film was small, there was no crack but the adhesion was poor, so that the coating was easily scratched. Further, in Example 1, methyl silicate 51
When the amount was less than 1/3 of the fluorine-containing copolymer, a good coating film without cracks was formed, but the hardness of the coating film was not sufficient, and the Knoop hardness by a micro hardness tester was KH = 4 to 6, It was equivalent to 2B in terms of pencil hardness. However, since a tack-free coating film with good stain resistance is formed and cured at room temperature, as an architectural elastic paint base that does not require high hardness,
More useful.
【0012】実施例2 クロロトリフルオロエチレンとテトラフルオロエチレン
及びシクロヘキシルビニルエーテルを主構成成分とし、
分子中にヒドロキシル基を含有する市販の塗料用含フッ
素樹脂ルミフロンLF−400(旭硝子製品)25gに
メチルシリケート51を25g混合し、さらに20gの
エタノールと0.050gのp−トルエンスルホン酸を
添加して無色透明性で低粘性の均一なゾル組成物を調製
した。このゾル組成物をスライドグラス上に流延し室温
で乾燥硬化した塗膜は無色透明で密着性が良く高光沢性
であった。微小硬度計によるヌープ硬度はKH=44,
鉛筆硬度換算で6H以上であった。実施例1と同様の試
験により、碁盤目剥離試験で剥離はなく、キシレン、エ
タノール等の有機溶剤に浸漬しても全く変化がみられな
かった。Example 2 Chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene and cyclohexyl vinyl ether as main components,
25 g of methyl silicate 51 was mixed with 25 g of commercially available fluorinated resin Lumiflon LF-400 (a product of Asahi Glass) containing a hydroxyl group in a molecule, and 20 g of ethanol and 0.050 g of p-toluenesulfonic acid were further added. A colorless, transparent, low-viscosity, uniform sol composition was prepared. This sol composition was cast on a slide glass and dried and cured at room temperature. The coating film was colorless and transparent, had good adhesion, and had high gloss. Knoop hardness by micro hardness tester is KH = 44,
It was 6H or more in terms of pencil hardness. In the same test as in Example 1, no peeling was observed in a cross-cut peeling test, and no change was observed even when the film was immersed in an organic solvent such as xylene or ethanol.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】[0017]
【発明の効果】塗料用の含フッ素樹脂は耐候性に優れた
メンテナンスフリーの高性能塗料ベースとして建築、大
型構造物、船舶・車輌、屋外構築物、各種工業製品など
の広範囲の分野での用途に実績をのばしているが、本発
明によるハイブリッド体も同様の用途により高性能化さ
れた素材を提供することができる。一般に塗料用の含フ
ッ素樹脂は塗膜が柔らかく、そのままでは使用できず、
イソシアネート化合物による常温硬化やアミノプラスト
樹脂による焼き付け硬化がなされ使用時に硬化剤の添加
が必要である。本発明の方法によるハイブリッド体は、
調製されたゾル組成物をコーティング後、常温乾燥する
だけで自己架橋が進み、急速に硬化して皮膜硬度と耐候
性、耐溶剤性、光沢性などが著しく改善された高性能塗
膜が得られることから常乾型ラッカーとして好適に使用
できる。このことから、現場施工を含めてより高性能化
された塗料用のフッ素樹脂ベースとしてより広い分野で
の利用が可能である。また、成分として非常に安価なア
ルキルシリケートを用いるため、高価なフッ素樹脂の使
用量が相対的に減少してコスト的にも有利で実用性が高
い。The fluorine-containing resin for paints is used as a maintenance-free high-performance paint base with excellent weather resistance for use in a wide range of fields such as architecture, large structures, ships and vehicles, outdoor structures, and various industrial products. Although the results have been extended, the hybrid body according to the present invention can provide a material with improved performance for similar applications. In general, fluorine-containing resins for paints have soft coatings and cannot be used as is,
Room-temperature curing with an isocyanate compound and baking and curing with an aminoplast resin are required, and it is necessary to add a curing agent at the time of use. The hybrid according to the method of the present invention comprises:
After coating the prepared sol composition, self-crosslinking proceeds simply by drying at room temperature, and rapidly cures to obtain a high-performance coating film with significantly improved film hardness, weather resistance, solvent resistance, glossiness, etc. Therefore, it can be suitably used as an air-dry lacquer. For this reason, it can be used in a wider field as a fluororesin base for paints with higher performance including on-site construction. Further, since an extremely inexpensive alkyl silicate is used as a component, the amount of expensive fluororesin used is relatively reduced, which is advantageous in terms of cost and practical.
Claims (2)
ルビニルエーテルもしくはアルキルビニルエステル成分
を主構成成分とし、かつ分子中にヒドロキシル基を含有
する含フッ素共重合体の有機溶剤溶液(塗料用フッ素樹
脂ワニス)と、(B)加水分解性アルコキシシラン又は
その部分加水分解縮合物とを、A成分とB成分との固形
分の重量比率がA/B=1/3〜4/1となるように含
有し、これにさらに(C)A、B両成分の総重量に対し
0.1〜2.5重量%の有機強酸からなる酸触媒を含有
させてなり、かつ、その組成成分として水を含有しない
ことを特徴とする含フッ素共重合体・シリカガラスハイ
ブリッド体を形成する塗布用ゾル組成物。1. An organic solvent solution of a fluorine-containing copolymer (A) containing a fluoroolefin component and an alkyl vinyl ether or an alkyl vinyl ester component as main components and containing a hydroxyl group in a molecule (fluororesin varnish for paint) And (B) a hydrolyzable alkoxysilane or a partially hydrolyzed condensate thereof, such that the weight ratio of the solid components A and B is A / B = 1/3 to 4/1. And (C) an acid catalyst comprising an organic strong acid in an amount of 0.1 to 2.5% by weight based on the total weight of both components A and B, and not containing water as a component thereof. A sol composition for coating which forms a fluorine-containing copolymer / silica glass hybrid, characterized by the following .
布し、ついで自然乾燥することを特徴とする含フッ素共
重合体・シリカガラスハイブリッド体の製法。2. A method for producing a fluorinated copolymer / silica glass hybrid, comprising applying the sol composition according to claim 1 to a substrate and then air drying.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP6145858A JP2945949B2 (en) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | Room-temperature-curable coating sol composition and method for producing fluorocopolymer / silica glass hybrid using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH0812923A JPH0812923A (en) | 1996-01-16 |
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