JP3328685B2 - 水ガラス常温硬化ビヒクル組成物及びこれを用いた常温硬化無機塗料 - Google Patents

水ガラス常温硬化ビヒクル組成物及びこれを用いた常温硬化無機塗料

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般建築物、船
舶、海洋構築物、トンネル、貯水池、浄水場、空気浄化
装置に使用される金属修飾ガラス微粉−ケイ酸塩複合体
コロイド、金属微粉末、亜酸化銅、光酸化触媒酸化チタ
ン、無機防錆剤(リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛)、
抗菌、防カビ機能を有する化合物を主成分とする防錆防
汚常温硬化無機塗料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水ガラスを利用した無機質塗料は熱硬化
性塗料として開発された後、化学硬化剤或は酸処理型、
有機ポリマーとの混合型として塗料化されてきた。
【0003】水ガラスの硬化剤にはケイ化物、金属酸化
物、ポリリン酸、金属粉末などを使用する特許が数多く
知られているが(特開昭47−42927号公報、特開昭48−3
4935号公報、特開昭49−16690号公報、特開昭50−15122
1号公報、特開昭50−2031号公報、特公昭50−25482号公
報及び特公昭49−10813号公報、U.S.P3,454,410,Br
t1,342,346)、水ガラス系塗料の本質的欠点である耐水
性、室温(15〜30℃)硬化性、白化現象などは未だ解決
されていない。
【0004】一方、オルガノアルコキシシラン(メチ
ル、エチルシリケートなど)の加水分解塗膜を利用する
コーティング塗料が開発されているが(特公平2−26407
4号公報など)、厚膜形成が難しく、且つ高価格のため
一般化されていない。
【0005】光酸化触媒酸化チタンを利用した有機系及
びオルガノアルコキシシラン系塗料などがあるが、酸化
チタンによる自己光分解作用により実用化が困難であ
り、未だ低公害で、且つ高機能性をもつ無機塗料は開発
されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】即ち、一般的に水ガラ
スは加熱及び硬化剤を使用しない限り、短時間では硬化
しないが、その原因はアルカリイオンのケイ酸縮合妨害
によるものである。
【0007】そのため、実用には焼付けなどの熱処理が
主流であり、限られた範囲では多価金属の酸化物、水酸
化物、炭酸塩、亜硫酸塩及びその複合物からなる硬化剤
が使用されている。
【0008】しかしこれらは一般的に塗料としては安定
ではなく、硬化剤を添加すると直ちに硬化するため、ポ
ットライフが短く、且つ硬化が急に進むため、ブロック
凝縮体が形成され、安定な塗膜を得ることが難しい。
【0009】一方、金属亜鉛を硬化剤とする場合、安定
な塗膜が得られるが、2液性であり、且つ亜鉛の比重が
高いため、一般用としては使用されていなかった。
【0010】そこで、本発明の目的は金属修飾ガラス微
粉−水ガラス及び変性水ガラスコロイドよりなる安定な
耐水性のあるビヒクルを開発することにより、微少多孔
性皮膜を得ることにある。
【0011】また、本発明の他の目的は上記ビヒクルに
防錆、防汚剤又は酸化能を持つ光酸化触媒化合物を効率
よく分散させ、有効成分の表面頭出しを可能にすること
により、有機塗膜では得られなかった機能性が高い無機
塗料を提供することである。
【0012】更に、本発明の他の目的は特別な硬化剤な
しに塗布後乾燥過程で数時間で硬化が進行する優れた室
温硬化性を兼ね合わせた不燃且つ無臭の低公害無機塗料
を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、ガラス微粉末にガラス研磨材と適量な水
を加え、攪拌しながら金属塩又は金属水酸化物及び微量
の酸を加えて得られた上記ガラス微粉末の表面の水酸基
を金属で一部置換した金属修飾ガラス微粉組成物とケイ
酸塩M2O・nSiO2 (M:K,Na,Li n=2〜4)の水溶
液とを反応させて得られた金属修飾ガラス微粉−ケイ酸
塩複合体コロイドを主成分とする水ガラス常温硬化ビヒ
クル組成物を提案するものである。
【0014】ここで使用するケイ酸塩M2O・nSiO2 (M:
K,Na,Li n=2〜4)の水溶液としては、リン酸及
びリン酸塩、明礬又は金属塩、例えば亜鉛、アルミニウ
ム、鉄、ジルコニウムなどの塩化物、硫酸塩、硝酸塩、
有機酸塩などで変性させたケイ酸塩M2O・nSiO2 (M:
K,Na,Li n=2〜4)の水溶液を使用することがで
きる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明はケイ酸塩及び変性された
ケイ酸塩が水分の蒸発時にたやすく重合縮合して安定な
皮膜を形成するため、重合の基になる安定な反応中心と
なる金属修飾ガラス微粉組成物とケイ酸塩よりなる複合
体コロイドビヒクルを得ることを特徴とするものであ
る。
【0016】本発明においてガラス微粉末を修飾する金
属はケイ酸塩及び変性されたケイ酸塩の珪酸に結合して
いる酸素と結合し安定なコロイドを形成させる役割を果
たしている。即ち、金属修飾ガラス微粉に結合しながら
水溶液として安定化するように設計されたものである。
【0017】本発明に係る複合体コロイドは塗布後、水
分の蒸発により縮合を開始し、安定な皮膜を形成する
が、この皮膜はケイ酸塩単独の皮膜と異なり、安定な縮
合中心があることにより、高い耐水性をもつ。
【0018】なお、本発明においてガラス微粉末として
は粒径10.0μ以下のものが使用され、これ以上の粒径の
ものは沈降して好ましくない。
【0019】ガラス研磨材としては、例えば酸化セリウ
ム等が使用され、その添加量が1〜5重量%が好まし
く、これを超えた範囲ではガラス研磨効果が無い。
【0020】また、金属塩又は金属水酸化物は重量%で
10〜30%になるように添加するが、この範囲を超えると
金属修飾効果が無い。
【0021】更に、ケイ酸塩M2O・nSiO2 (M:K,N
a,Li n=2〜4)の水溶液は金属修飾ガラス微粉組
成物に対して重量%が10〜60%になるように加えられる
が、この範囲を超えると、反応によって有効な金属修飾
ガラス微粉末−ケイ酸塩複合体コロイドを得ることがで
きない。
【0022】本発明に有効な金属修飾ガラス微粉末−ケ
イ酸塩複合体得るための具体的な条件としては、ガラス
微粉100重量部に研磨材として酸化セリウム1〜5重量部
を加え、それに金属塩又は金属水酸化物を10〜30重量
部、0.5〜0.1NHCl、1ml添加し、混合研磨及び表面反応
を1〜24時間行う。
【0023】この反応物を1〜2回水洗し、反応物1重
量部に対して水ガラスM2O・nSiO2(M:K,Na,Li n
=2〜4)を2〜10重量部を加え、20〜40℃で0.5時間
〜2時間加熱反応させ、複合体コロイドビヒクルを得
た。
【0024】このようにして得られた複合体コロイドビ
ヒクルにゼオライト、タルク、カオリン、珪藻土、金属
酸化物及び金属水酸化物(例えば亜酸化銅、酸化チタ
ン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、希土類酸化物、クロ
ム酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛など)及び
金属炭酸化合物等の顔料の1種又は2種以上を、その用途
により選別して均一に混合することにより防錆防汚性及
び光酸化作用を有する無機塗料を得ることができる。
【0025】この場合、複合体コロイドビヒクルに対す
る上記顔料の好ましい配合割合は重量%で20〜70%であ
る。
【0026】得られた複合体コロイドビヒクルに亜鉛、
アルミニウム、Feの顔料の1種又は2種以上を使用時に均
一混合することにより1液1固相型常温硬化無機塗料を得
ることができる。
【0027】この場合、複合体コロイドビヒクルに対す
る上記顔料の好ましい配合割合は重量%で40〜90%であ
る。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例1 1〜10μに調整されたガラス微粉100重量部に酸化セリ
ウム2重量部を加え、それに塩化亜鉛を10重量部、0.1N
HCl 1mlを添加し、混合表面反応を24時間行った。
【0029】この反応物を100mlの蒸留水で2回洗浄し、
室温で3時間乾燥した後、この反応乾燥物1重量部に対し
て水ガラスNa2O・3.8SiO2 (4号水ガラス)を5重量部加
え、30℃で2時間加熱反応させ、複合体コロイドビヒク
ルを得た。
【0030】
【化1】なお、上記の2反応は下記に示すように、進行
する。
【0031】実施例2 1〜10μに調整されたガラス微粉100重量部に塩化アル
ミニウムを5重量部、0.1N HCl 2ml添加し、混合表面反
応を10時間行った。
【0032】この反応物を100mlの蒸留水で2回洗浄し、
室温で3時間乾燥した後、この反応乾燥物1重量部に対し
て水ガラスNa2O・3.8SiO2 (4号水ガラス)を5重量部加
え、30℃で2時間加熱反応させ、複合体コロイドビヒク
ルを得た。
【0033】実施例3 1〜10μに調整されたガラス微粉100重量部に酸化セリ
ウム2重量部、水酸化亜鉛10重量部、0.1N HCl 2mlを加
え、混合表面反応を20時間行った。
【0034】この反応物を100mlの蒸留水で2回洗浄し、
室温で3時間乾燥した後、この反応乾燥物1重量部に対し
て変性水ガラス5重量部加え、25℃で2時間加熱反応さ
せ、複合体コロイドビヒクルを得た。
【0035】使用した変性水ガラスは次のように調整し
た。モル比(SiO2/M2O) が4であるケイ酸塩6Lに水
6Lを加えて加熱し、次にアルミニウムミョウバン5%溶
液1Lを添加反応させ、加熱濃縮し、全量を12Lにして変
性水ガラスとした。
【0036】実施例4 実施例1の複合体コロイドビヒクルに下記表1に示す組成
をもつ塗料を作り、ブラスト処理した鉄板試片に塗り、
12時間乾燥した後、塩水噴霧防錆テストを行った。
【0037】
【表1】
【0038】試験結果を表2,3に示した。この試験結果
より本発明に係る塗料の機械強度及び防錆性能が優れて
いることが判る。
【0039】
【表2】
【0040】
【表3】
【0041】実施例5 実施例3の複合体コロイドビヒクルに下記表4に示す組成
をもつ塗料を作り、ガラス板に塗布し、光酸化能テスト
及び抗菌テストを行った。塗布後硬化時間を24時間とし
た。
【0042】
【表4】
【0043】試験結果を表5,6に示した。この試験結果
より本発明に係る塗料が優れた光酸化能と抗菌性をもつ
ことが判る。
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】実施例6 実施例2の複合体コロイドビヒクルに下記表7に示す組成
をもつ塗料を作り、FRP板に塗布し、海洋防汚性能テス
トを行った。FRP板に塗布するため、水性プライマーを
使用した。塗布後12時間静置し、海水浸漬を8ヶ月間行
い、その結果を下記表8に示す。
【0047】
【表7】
【0048】
【表8】
【0049】この結果より本発明に係る無機塗料の海水
中における防汚効果が優れていることが判明した。
【0050】
【発明の効果】以上要するに、本発明によれば金属修飾
ガラス微粉−水ガラス及び変性水ガラスコロイドよりな
る安定な耐水性のある複合体コロイドビヒクルを用いて
防錆、防汚性能又は光酸化性能などの有機塗膜では得ら
れなかった機能性が高い無機塗料を得ることができる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス微粉末にガラス研磨材と適量な水
    を加え、攪拌しながら金属塩又は金属水酸化物及び微量
    の酸を加えて得られた上記ガラス微粉末の表面の水酸基
    を金属で一部置換した金属修飾ガラス微粉組成物とケイ
    酸塩M2O・nSiO2 (M:K,Na,Li n=2〜4)の水
    溶液とを反応させて得られた金属修飾ガラス微粉−ケイ
    酸塩複合体コロイドを主成分とする水ガラス常温硬化ビ
    ヒクル組成物。
  2. 【請求項2】 変性させたケイ酸塩M2O・nSiO2 (M:
    K,Na,Li n=2〜4)の水溶液を使用する請求項1
    記載の水ガラス常温硬化ビヒクル組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1乃至2記載の水ガラス常温硬化ビヒ
    クル組成物に、ゼオライト、タルク、カオリン、珪藻
    土、金属酸化物及び金属水酸化物、金属炭酸化合物から
    なる顔料の1種又は2種以上を加えてなる常温硬化無機塗
    料。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至2記載の水ガラス常温硬化ビヒ
    クル組成物に、亜鉛、アルミニウム、Feからなる顔料の
    1種又は2種以上を使用時に加える1液1固相型常温硬化無
    機塗料。
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