JP5179986B2 - Photocatalyst-containing coating composition - Google Patents

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本発明は、光触媒含有塗料組成物に関する。具体的には、アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサンと、水性有機バインダーと、光触媒とを含む光触媒含有塗料組成物に関する。   The present invention relates to a photocatalyst-containing coating composition. Specifically, the present invention relates to a photocatalyst-containing coating composition containing polyhydroxysiloxane having substantially no alkoxy group, an aqueous organic binder, and a photocatalyst.

光触媒を含む塗膜は、特定の波長の光を照射することにより光化学反応が引き起こされ、塗膜表面が親水化されるので、耐汚染性に優れることが知られている。しかし、光触媒は、塗膜表面を親水化する性質に加えて、有機物を分解する性質を有している。このため、通常の有機樹脂と光触媒とを含む塗料組成物から塗膜を形成した場合、樹脂成分の分解に伴い、経時的に塗膜が崩壊する場合がある。   It is known that a coating film containing a photocatalyst is excellent in contamination resistance because a photochemical reaction is caused by irradiating light of a specific wavelength and the coating film surface is hydrophilized. However, the photocatalyst has the property of decomposing organic substances in addition to the property of hydrophilizing the coating film surface. For this reason, when a coating film is formed from a coating composition containing a normal organic resin and a photocatalyst, the coating film may collapse over time as the resin component is decomposed.

このため、光触媒は有機樹脂成分を極力含まない無機材料と共にコーティングされることが一般的である(例えば、特許文献1参照)。しかし、このようなコーティングで得られる塗膜は、割れやすいという問題がある。さらには、塗膜を得るために高温で焼成する必要があるので、耐熱性の弱い基材に適用できないという問題や、厚膜化が困難であるという問題がある。
特開2007−167718号公報
For this reason, it is common that a photocatalyst is coated with the inorganic material which does not contain an organic resin component as much as possible (for example, refer patent document 1). However, the coating film obtained by such coating has a problem of being easily broken. Furthermore, since it is necessary to bake at a high temperature in order to obtain a coating film, there are problems that it cannot be applied to a substrate having low heat resistance, and that it is difficult to increase the film thickness.
JP 2007-167718 A

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光触媒により活性化される分解反応に対する耐性(以下、「分解耐性」と称する場合がある)および可とう性に優れた塗膜、および該塗膜を形成し得る光触媒含有塗料組成物を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to have resistance to a decomposition reaction activated by a photocatalyst (hereinafter sometimes referred to as “decomposition resistance”) and possible. An object of the present invention is to provide a coating film having excellent flexibility and a photocatalyst-containing coating composition capable of forming the coating film.

本発明の光触媒含有塗料組成物は、(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液と、(B)水性有機バインダーと、(C)光触媒とを含み、(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液および(B)水性有機バインダーの合計固形分中におけるポリヒドロキシシロキサン濃度が、50〜95質量%である。   The photocatalyst-containing coating composition of the present invention comprises (A) a polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups, (B) an aqueous organic binder, and (C) a photocatalyst, and (A) an alkoxy group. The polyhydroxysiloxane concentration in the total solid content of the polyhydroxysiloxane solution substantially free and (B) the aqueous organic binder is 50 to 95% by mass.

好ましい実施形態においては、上記(B)水性有機バインダーが、エマルション樹脂である。   In a preferred embodiment, the (B) aqueous organic binder is an emulsion resin.

好ましい実施形態においては、上記(C)光触媒の含有量が、光触媒含有塗料組成物の全固形分100質量部に対して、20〜90質量部である。   In preferable embodiment, content of the said (C) photocatalyst is 20-90 mass parts with respect to 100 mass parts of total solid of a photocatalyst containing coating composition.

本発明の別の局面によれば、塗膜が提供される。該塗膜は、上記光触媒含有塗料組成物から形成される。   According to another aspect of the present invention, a coating film is provided. The coating film is formed from the photocatalyst-containing coating composition.

本発明によれば、分解耐性および可とう性に優れた塗膜、および該塗膜を形成し得る光触媒含有塗料組成物が提供される。   According to the present invention, a coating film excellent in decomposition resistance and flexibility, and a photocatalyst-containing coating composition capable of forming the coating film are provided.

〔光触媒含有塗料組成物〕
本発明の光触媒含有塗料組成物は、(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液と、(B)水性有機バインダーと、(C)光触媒とを含み、(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサンおよび(B)水性有機バインダーの合計固形分中におけるポリヒドロキシシロキサン濃度が、50〜95質量%である。
[Photocatalyst-containing coating composition]
The photocatalyst-containing coating composition of the present invention comprises (A) a polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups, (B) an aqueous organic binder, and (C) a photocatalyst, and (A) an alkoxy group. The polyhydroxysiloxane concentration in the total solid content of the polyhydroxysiloxane substantially free and (B) the aqueous organic binder is 50 to 95% by mass.

光触媒含有塗料組成物の固形分濃度(NV)は、好ましくは1〜10質量%、より好ましくは1〜5質量%であり、さらに好ましくは1〜3質量%である。固形分濃度が上記好適範囲内であれば、光触媒含有塗料組成物を塗装に用いた際に、タレ等が少なく、作業性に優れるという利点がある。なお、固形分濃度の測定方法については、後述する。   The solid content concentration (NV) of the photocatalyst-containing coating composition is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass, and still more preferably 1 to 3% by mass. If the solid content concentration is within the above-mentioned preferred range, there is an advantage that when the photocatalyst-containing coating composition is used for coating, there is little sagging and the like and the workability is excellent. In addition, the measuring method of solid content concentration is mentioned later.

光触媒含有塗料組成物の20℃における粘度は、好ましくは2〜20mPa・s、より好ましくは2〜10mPa・s、さらに好ましくは2〜5mPa・sである。粘度が上記好適範囲内であれば、光触媒含有塗料組成物を塗装に用いた際に、1μm程度の薄膜を得やすい。   The viscosity at 20 ° C. of the photocatalyst-containing coating composition is preferably 2 to 20 mPa · s, more preferably 2 to 10 mPa · s, and further preferably 2 to 5 mPa · s. If the viscosity is within the above preferred range, it is easy to obtain a thin film of about 1 μm when the photocatalyst-containing coating composition is used for coating.

(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液
アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液としては、アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン(以下、「アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン」と称する場合がある。)を含有する限り、溶媒を含んだ任意の適切なものが採用され得る。本明細書において、「アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液」は、例えば、核磁気共鳴分析(H−NMR)または赤外分光分析(IR)で、アルコキシ基に基づくピークが観察されない、すなわち、アルコキシ基のピークがないか、または、アルコキシ基に基づくピークの強度が検出感度以下であるポリヒドロキシシロキサン溶液である。
(A) Polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups Polyhydroxysiloxane solutions substantially free of alkoxy groups include polyhydroxysiloxanes substantially free of alkoxy groups (hereinafter referred to as “alkoxy groups”). Any suitable material including a solvent may be employed as long as it contains “a non-containing polyhydroxysiloxane”. In the present specification, the “polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups” is observed, for example, by a nuclear magnetic resonance analysis (H-NMR) or infrared spectroscopic analysis (IR). In other words, the polyhydroxysiloxane solution has no alkoxy group peak, or the peak intensity based on the alkoxy group is below the detection sensitivity.

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液に含まれるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンは、模式的に式(1)で表される化合物を含む。式(1)は、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンが分岐や架橋のない直鎖状の縮合体である場合を示している。

Figure 0005179986
(式中、n1は1以上の数である。) The non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane contained in the non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane solution schematically includes a compound represented by the formula (1). Formula (1) shows a case where the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane is a linear condensate having no branching or crosslinking.
Figure 0005179986
(In the formula, n1 is a number of 1 or more.)

式(1)で表される化合物は、通常、単一の化合物ではなく、代表的には、縮合度、分岐や架橋の有無等の点で、種々の構造を有する化合物の混合物である。したがって、式(1)において、n1は平均値である。n1は、1以上であり、2〜50が好ましく、2〜20がより好ましい。n1が2以上である場合、ヒドロキシシリル基の数が多くなるので、得られた塗膜の硬度が向上され得る。また、n1が50以下である場合、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液の反応性を緩和できるので、溶液の取り扱い性が良好である。アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの縮合度は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の分子量等を用いて求めることができる。   The compound represented by the formula (1) is not usually a single compound, but typically a mixture of compounds having various structures in terms of the degree of condensation, the presence or absence of branching or crosslinking, and the like. Therefore, in the formula (1), n1 is an average value. n1 is 1 or more, 2-50 are preferable and 2-20 are more preferable. When n1 is 2 or more, since the number of hydroxysilyl groups increases, the hardness of the obtained coating film can be improved. Further, when n1 is 50 or less, the reactivity of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution can be relaxed, so that the handleability of the solution is good. The degree of condensation of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can be determined using the molecular weight in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンは、好ましくは有機基を有するポリヒドロキシシロキサンをさらに含むことができる。この有機基を有するポリヒドロキシシロキサンもアルコキシ基を実質的に有さないものである。有機基を有するポリヒドロキシシロキサンは、少なくとも1つのSi−C結合を有する。すなわち、水酸基の代わりに有機基がSi原子に結合した構造を有する。該化合物を含むことにより、有機バインダーとの相溶性が向上され得る。   The alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can preferably further comprise a polyhydroxysiloxane having an organic group. This polyhydroxysiloxane having an organic group is also substantially free of alkoxy groups. The polyhydroxysiloxane having an organic group has at least one Si—C bond. That is, it has a structure in which an organic group is bonded to a Si atom instead of a hydroxyl group. By including the compound, compatibility with the organic binder can be improved.

1つの実施形態において、有機基は、好ましくは炭素数1〜21の置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、または炭素数6〜21の芳香族基、より好ましくは1〜10の置換もしくは非置換の直鎖または分岐アルキル基、フェニル基等が挙げられる。有機基が炭素数4以上のアルキル基である場合、特に有機バインダーとの相溶性が向上され得る。なお、上記アルキル基は、反応性基を置換基として有することが好ましい。反応性基としては、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、ビニル基等が挙げられる。   In one embodiment, the organic group is preferably a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 21 carbon atoms, or an aromatic group having 6 to 21 carbon atoms, more preferably a substituted or unsubstituted group having 1 to 10 carbon atoms. An unsubstituted linear or branched alkyl group, a phenyl group, etc. are mentioned. When the organic group is an alkyl group having 4 or more carbon atoms, compatibility with an organic binder can be improved. The alkyl group preferably has a reactive group as a substituent. Examples of the reactive group include a mercapto group, an epoxy group, an amino group, and a vinyl group.

反応性基を置換基として有する有機基としては、例えば、ビニル、メタクリロキシプロピル、アクリロキシプロピル、グリシドキシプロピル、(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル、スチリル、N−2−(アミノエチル)アミノプロピル、アミノプロピル、N−フェニルプロピル、メルカプトプロピル、クロロプロピル等が例示される。好ましくは、ビニル、(メタ)アクリロキシプロピル、グリシドキシプロピル、アミノプロピルである。   Examples of the organic group having a reactive group as a substituent include vinyl, methacryloxypropyl, acryloxypropyl, glycidoxypropyl, (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl, styryl, and N-2- (aminoethyl). Examples include aminopropyl, aminopropyl, N-phenylpropyl, mercaptopropyl, chloropropyl and the like. Preferred are vinyl, (meth) acryloxypropyl, glycidoxypropyl and aminopropyl.

有機基を有するポリヒドロキシシロキサンの含有量としては、式(1)で表される化合物100質量部に対して、好ましくは1〜50質量部、より好ましくは2〜10質量部である。当該範囲内で使用することにより、所望の硬度を有する塗膜を得ると共に、有機バインダーとの充分な相溶性を確保し、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの急激な縮合反応を抑制する効果をも得ることができる。   The content of the polyhydroxysiloxane having an organic group is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 2 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound represented by the formula (1). By using within this range, it is possible to obtain a coating film having a desired hardness, ensure sufficient compatibility with the organic binder, and suppress the rapid condensation reaction of polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group. Can be obtained.

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンは、典型的には、特開平9−165450号公報やWO95/17349公報に記載されるテトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物の加水分解物が示すような、溶液中での粒子性を有さず、また、3nm以上のミクロドメインを形成することもない。すなわち、ポリヒドロキシシロキサンの均一な溶液であり得る。粒子性または3nm以上のミクロドメインの有無は、透過型電子顕微鏡(TEM)観察やレーザー光散乱測定装置、小角X線散乱装置により確認することができる。   The alkoxy group-free polyhydroxysiloxane is typically in a solution as shown by a hydrolyzate of tetraalkoxysilane and / or its condensate described in JP-A-9-165450 and WO95 / 17349. In addition, no microdomains of 3 nm or more are formed. That is, it can be a uniform solution of polyhydroxysiloxane. The presence or absence of particulates or microdomains of 3 nm or more can be confirmed by observation with a transmission electron microscope (TEM), a laser light scattering measurement device, or a small-angle X-ray scattering device.

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液のポリヒドロキシシロキサン濃度は、好ましくは1〜25質量%、より好ましくは1〜20質量%である。固形分濃度が1質量%未満であると、光触媒含有塗料組成物の固形分濃度(NV)が確保できない場合がある。また、固形分濃度が25質量%を超えると、製造が困難となる場合がある。   The polyhydroxysiloxane concentration of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution is preferably 1 to 25% by mass, more preferably 1 to 20% by mass. If the solid content concentration is less than 1% by mass, the solid content concentration (NV) of the photocatalyst-containing coating composition may not be ensured. Moreover, when solid content concentration exceeds 25 mass%, manufacture may become difficult.

1つの実施形態において、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液のpHは、酸性であることが好ましく、より好ましくは2〜5、さらに好ましくは2.5〜4.5、特に好ましくは3〜4である。このようなpHであれば、水性有機バインダーとしてカチオン性樹脂を用いた場合に、得られる塗料組成物の貯蔵安定性を向上させ得る。また、別の実施形態において、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液のpHは、塩基性であることが好ましく、より好ましくは8〜13、さらに好ましくは8〜12、特に好ましくは8〜11である。このようなpHであれば、水性有機バインダーとしてアニオン性樹脂を用いた場合に、得られる塗料組成物の貯蔵安定性を向上させ得る。なお、一般に、ポリヒドロキシシロキサンは、pHが5を超え7以下の環境下で不安定な状態となり、析出、ゲル化等の現象が生じ易い。   In one embodiment, the pH of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution is preferably acidic, more preferably 2 to 5, further preferably 2.5 to 4.5, particularly preferably 3 to 4. is there. If it is such pH, the storage stability of the coating composition obtained can be improved when a cationic resin is used as an aqueous organic binder. In another embodiment, the pH of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution is preferably basic, more preferably 8 to 13, further preferably 8 to 12, particularly preferably 8 to 11. . If it is such pH, when an anionic resin is used as an aqueous organic binder, the storage stability of the obtained coating composition can be improved. In general, polyhydroxysiloxane becomes unstable in an environment where the pH is more than 5 and 7 or less, and phenomena such as precipitation and gelation are likely to occur.

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液は、任意の適切な方法で調製され得る。例えば、アルコキシシラン化合物、親水性有機溶媒、該アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上の水、および、酸性触媒を混合することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液が得られ得る(第1の調製方法)。また、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液を塩基に添加することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液が得られ得る(第2の調製方法)。また、アルコキシシラン化合物を、塩基性触媒を含む水または水と親水性有機溶媒との混合溶媒中に添加することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液が得られ得る(第3の調製方法)。   The alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution can be prepared by any suitable method. For example, by mixing an alkoxysilane compound, a hydrophilic organic solvent, water equal to or more than the equivalent (mole) of alkoxy groups of the alkoxysilane compound, and an acidic catalyst, an acidic solution of polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group is obtained. (First preparation method). Moreover, the basic solution of an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can be obtained by adding an acidic solution of an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane to a base (second preparation method). Further, by adding the alkoxysilane compound into water containing a basic catalyst or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent, a basic solution of polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group can be obtained (third Preparation method).

A−1.アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液の第1の調製方法
第1の調製方法においては、アルコキシシラン化合物、親水性有機溶媒、該アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上の水、および、酸性触媒を混合することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液が得られ得る。得られる酸性溶液のpHは、通常2〜5、好ましくは2.5〜4.5、より好ましくは3〜4である。
A-1. First Preparation Method of Non-Alkoxy Group-Containing Polyhydroxysiloxane Solution In the first preparation method, an alkoxysilane compound, a hydrophilic organic solvent, water equal to or greater than the equivalent (mole) of alkoxy groups of the alkoxysilane compound, and By mixing an acidic catalyst, an acidic solution of an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can be obtained. The pH of the resulting acidic solution is usually 2-5, preferably 2.5-4.5, more preferably 3-4.

A−1−1.アルコキシシラン化合物
アルコキシシラン化合物は、テトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物を含む。テトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物は、通常、単一の化合物ではなく、代表的には、縮合度、分岐や架橋の有無等の点で、種々の構造を有するものの混合物である。このため、テトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物は、模式的に式(2)によって表されている。式(2)は、テトラアルコキシシランおよび/またはその縮合物が分岐や架橋を有さない場合を示している。

Figure 0005179986
A-1-1. Alkoxysilane Compound The alkoxysilane compound contains tetraalkoxysilane and / or a condensate thereof. The tetraalkoxysilane and / or the condensate thereof is not usually a single compound, but typically a mixture of compounds having various structures in terms of the degree of condensation, the presence or absence of branching or crosslinking, and the like. For this reason, the tetraalkoxysilane and / or the condensate thereof are schematically represented by the formula (2). Formula (2) shows a case where the tetraalkoxysilane and / or its condensate has no branching or crosslinking.
Figure 0005179986

式(2)において、n2は平均値である。n2は、1以上であり、1〜50が好ましく、1〜20がより好ましい。テトラアルコキシシランの縮合物の縮合度は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により求めることができる。   In Formula (2), n2 is an average value. n2 is 1 or more, preferably 1 to 50, and more preferably 1 to 20. The degree of condensation of the tetraalkoxysilane condensate can be determined by gel permeation chromatography (GPC).

式(2)において、Rは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、好ましくは炭素数1〜4の置換もしくは非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4の非置換の直鎖状または分岐状アルキル基であり、さらに好ましくは非置換の炭素数1〜2のアルキル基である。Rが上記好ましいアルキル基である場合、加水分解性が向上するので、効率良くポリヒドロキシシロキサンを得ることができる。 In formula (2), each R 1 is independently a substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group, preferably a substituted or unsubstituted linear or branched group having 1 to 4 carbon atoms. It is an alkyl group, More preferably, it is a C1-C4 unsubstituted linear or branched alkyl group, More preferably, it is an unsubstituted C1-C2 alkyl group. When R 1 is the above preferred alkyl group, the hydrolyzability is improved, so that polyhydroxysiloxane can be obtained efficiently.

上記Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、およびn−ブチル基が好ましく、メチル基およびエチル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 Specific examples of R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. Of these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and an n-butyl group are preferable, a methyl group and an ethyl group are more preferable, and a methyl group is more preferable.

したがって、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシランまたはこれらの縮合物が好ましく用いられる。なかでも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、およびこれらの縮合物が好ましく、テトラメトキシシランおよびその縮合物がより好ましい。本発明においては、テトラアルコキシシランおよびその縮合物を1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Therefore, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane or a condensate thereof Preferably used. Of these, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and their condensates are preferable, and tetramethoxysilane and its condensates are more preferable. In the present invention, one type of tetraalkoxysilane and its condensate may be used, or two or more types may be used in combination.

テトラアルコキシシランの縮合物としては、好ましくは6個以上、より好ましくは6〜102個、さらに好ましくは12〜42個のアルコキシ基を有するものが用いられる。加水分解により適度な数のヒドロキシシリル基が得られるので、硬度が高い塗膜を得ることができるからである。上記のとおり、テトラアルコキシシランの縮合物は、種々の縮合度を有するものを含み得ることから、当該アルコキシ基の数は、それらの平均値である。テトラアルコキシシランの縮合物が有するアルコキシ基の数は、上記縮合度から求めることができる。   As the condensate of tetraalkoxysilane, those having 6 or more, more preferably 6 to 102, and still more preferably 12 to 42 alkoxy groups are used. This is because an appropriate number of hydroxysilyl groups can be obtained by hydrolysis, so that a coating film having high hardness can be obtained. As described above, since the condensate of tetraalkoxysilane can include those having various degrees of condensation, the number of the alkoxy groups is an average value thereof. The number of alkoxy groups contained in the condensate of tetraalkoxysilane can be determined from the degree of condensation.

上記Rが置換基を有する場合、テトラアルコキシシランまたはその縮合物が有する置換基の数はアルコキシ基の数の半分以下であることが好ましい。置換基としては、任意の適切なものを用いることができる。具体的には、例えば、クロル、ブロム等のハロゲン原子、メトキシ、エトキシ、ブトキシ等のアルコキシ基、シアノ基、ジメチルアミノ基が挙げられる。このような置換基を有する場合には、置換アルキル基の炭素数の合計は1〜6であることが好ましい。また、上記アルキル基は、アルキレンオキサイドユニットを有する化合物で置換されていてもよい。アルキレンオキサイドユニットの種類としては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラメチレンオキサイドが挙げられる。 When R 1 has a substituent, the number of substituents contained in the tetraalkoxysilane or the condensate thereof is preferably half or less of the number of alkoxy groups. Any appropriate substituent can be used. Specific examples include halogen atoms such as chloro and bromo, alkoxy groups such as methoxy, ethoxy and butoxy, cyano groups and dimethylamino groups. When it has such a substituent, it is preferable that the sum total of carbon number of a substituted alkyl group is 1-6. The alkyl group may be substituted with a compound having an alkylene oxide unit. Examples of the type of alkylene oxide unit include ethylene oxide, propylene oxide, and tetramethylene oxide.

上記テトラアルコキシシランの縮合物は、任意の適切なテトラアルコキシシランを加水分解縮合することにより調製することができる。また、市販製品を用いてもよい。当該市販製品としては、例えば、三菱化学社製、商品名「MKCシリケートMS51」、「MKCシリケートMS56」、「MKCシリケートMS57」、「MKCシリケートMS60」(いずれもテトラメトキシシランの縮合物)、コルコート社製、商品名「エチルシリケート40」、「エチルシリケート48」(いずれもテトラエトキシシランの縮合物)が挙げられる。また、含有するアルキル基が異なるテトラアルコキシシランの縮合物の市販製品の例としては、例えば、三菱化学社製、商品名「MKCシリケートMS56B15」、「MKCシリケートMS56B30」、「MKCシリケートMS58B15」、「MKCシリケートMS56I30」、「MKCシリケートMS56F20」、コルコート社製、商品名「EMS−485」が挙げられる。   The condensate of the tetraalkoxysilane can be prepared by hydrolytic condensation of any appropriate tetraalkoxysilane. Commercial products may also be used. Examples of the commercially available products include trade names “MKC silicate MS51”, “MKC silicate MS56”, “MKC silicate MS57”, “MKC silicate MS60” (all of which are condensates of tetramethoxysilane), Colcoat, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. And trade names “Ethyl silicate 40” and “Ethyl silicate 48” (both are condensates of tetraethoxysilane). Examples of commercially available condensates of tetraalkoxysilanes containing different alkyl groups include, for example, trade names “MKC silicate MS56B15”, “MKC silicate MS56B30”, “MKC silicate MS58B15”, “MKC silicate MS58B15”, “ Examples thereof include “MKC silicate MS56I30”, “MKC silicate MS56F20”, manufactured by Colcoat Co., Ltd., and trade name “EMS-485”.

テトラアルコキシシランとその縮合物とを組み合わせて用いる場合には、含有するアルキル基が同一であってもよく、異なっていてもよい。含有するアルキル基が異なる場合の具体例としては、テトラメトキシシランの縮合物と、モノマーのテトラエトキシシランとを含む場合を挙げることができる。なお、モノマーのテトラアルコキシシランの配合量は、テトラアルコキシシランの縮合物100質量部に対して100質量部以下であることが好ましい。   When tetraalkoxysilane and its condensate are used in combination, the alkyl groups contained may be the same or different. Specific examples of the case where the alkyl groups contained are different include the case of containing a condensate of tetramethoxysilane and the monomer tetraethoxysilane. In addition, it is preferable that the compounding quantity of the monomer tetraalkoxysilane is 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of condensates of tetraalkoxysilane.

アルコキシシラン化合物は、有機基を有するアルコキシシランを含み得る。有機基を有するアルコキシシランは、少なくとも1つのSi−C結合を有する。好ましくは有機基を有するトリアルコキシシランである。このようなアルコキシシラン化合物が加水分解されることにより、上記有機基を有するポリヒドロキシシロキサンを含むアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンが得られるからである。なお、有機基については上記(A)項で説明したとおりである。   The alkoxysilane compound may include an alkoxysilane having an organic group. The alkoxysilane having an organic group has at least one Si—C bond. Preferred is a trialkoxysilane having an organic group. This is because such an alkoxysilane compound is hydrolyzed to obtain an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane containing the above-mentioned polyhydroxysiloxane having an organic group. The organic group is as described in the above section (A).

有機基を有するアルコキシシランの具体例としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ノナフルオロブチルエチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3−(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、スチリルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等を挙げることができる。   Specific examples of the alkoxysilane having an organic group include, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, n-decyltrimethoxy. Silane, n-hexadecyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane, γ-ureidopropyltriethoxysilane, γ-dibutylaminopropyltrimethoxysilane, nonafluorobutylethyltrimethoxysilane, γ-glycine Sidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxy Run, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, cyclohexylmethyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl ) Propyl] ammonium chloride, γ- (meth) acryloxypropyltriethoxysilane, γ- (meth) acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyl Methyldimethoxysilane, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, styryltrimethoxysilane, γ- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, It can be exemplified Le triethoxysilane.

有機基を有するアルコキシシランの使用量としては、テトラアルコキシシランおよびその縮合物の合計100質量部に対して、好ましくは1〜50質量部、より好ましくは2〜10質量部である。   The amount of the alkoxysilane having an organic group is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 2 to 10 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the tetraalkoxysilane and its condensate.

A−1−2.親水性有機溶媒
親水性有機溶媒としては、上記アルコキシシラン化合物を、その加水分解反応が進行する程度に溶解し得る限り、任意の適切なものを用いることができる。例えば、アルコール、グリコール、グリコールのエーテルまたはエステル、ケトン等が挙げられる。具体的には、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、R−O−(CHCH(R)O)−H(式中、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、RはHまたはCHであり、mは1〜3の整数である。)、CH−O−(CHCH(R)O)−CH(式中、RはHまたはCHであり、lは1または2である。)、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等が好ましく用いられ得る。親水性有機溶媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
A-1-2. Hydrophilic organic solvent Any appropriate organic solvent can be used as long as it can dissolve the alkoxysilane compound to such an extent that the hydrolysis reaction proceeds. For example, alcohol, glycol, ether or ester of glycol, ketone and the like can be mentioned. Specifically, for example, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, R 2 —O— (CH 2 CH (R 3 ) O) m —H (wherein R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 3 is H or CH 3 , m is an integer of 1 to 3), CH 3 —O— (CH 2 CH (R 4 ) O) 1 —CH 3 (wherein R 4 is H or CH 3 and l is 1 or 2.), acetone, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol and the like can be preferably used. As the hydrophilic organic solvent, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.

上記親水性有機溶媒の水への溶解度(20℃)としては、好ましくは5g/100gHO以上、より好ましくは20g/100gHO以上、さらに好ましくは100g/100gHO以上である。このような溶解度を有する親水性有機溶媒を用いることにより、該親水性有機溶媒と水と水に対する溶解性が十分でないアルコキシシラン化合物とを含む系を均一化することができる。その結果、効率的にアルコキシシラン化合物の加水分解反応を進行させ得る。 Solubility in water of the hydrophilic organic solvent as (20 ° C.) is preferably 5g / 100gH 2 O or more, more preferably 20g / 100gH 2 O or more, still more preferably 100g / 100gH 2 O or more. By using a hydrophilic organic solvent having such solubility, a system containing the hydrophilic organic solvent, water, and an alkoxysilane compound that is not sufficiently soluble in water can be made uniform. As a result, the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound can proceed efficiently.

上記親水性有機溶媒の使用量は、アルコキシシラン化合物を溶解し得る量以上であればよい。当該混合量は、例えばアルコキシシラン化合物の質量の0.5〜5倍、好ましくは0.5〜4倍、さらに好ましくは1〜4倍である。混合量が当該好適範囲にある場合、後述の第2の調製方法で好適に用いられ得るアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液が得られる。   The usage-amount of the said hydrophilic organic solvent should just be more than the quantity which can melt | dissolve an alkoxysilane compound. The amount of the mixture is, for example, 0.5 to 5 times, preferably 0.5 to 4 times, more preferably 1 to 4 times the mass of the alkoxysilane compound. When the mixing amount is in the preferred range, an acidic solution of an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane that can be suitably used in the second preparation method described later is obtained.

A−1−3.水
上記水としては、任意の適切なものを用いることができる。例えば、水道水、イオン交換水、および純水が好ましく用いられる。
A-1-3. Water Any appropriate water can be used as the water. For example, tap water, ion exchange water, and pure water are preferably used.

上記水の使用量は、アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上である。当該量の水を用いることにより、上記アルコキシシラン化合物の加水分解反応を十分に進行させ得る。その結果、アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液を得ることができる。なお、水と親水性有機溶媒との混合溶媒を使用する場合、水の比率を50質量%以上とし、水と親水性有機溶媒との混合溶媒の使用量を、得られるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液中のアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン含有量を5〜25質量%にし得る量とすれば、必然的に水の使用量はアルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上となる。   The usage-amount of the said water is more than the equivalent (mol) of the alkoxy group which an alkoxysilane compound has. By using this amount of water, the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound can sufficiently proceed. As a result, a polyhydroxysiloxane solution having substantially no alkoxy group can be obtained. In addition, when using the mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent, the ratio of water shall be 50 mass% or more, and the usage-amount of the mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent is used, and the alkoxy group non-containing polyhydroxy obtained If the content of polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group in the acidic solution of siloxane is an amount that can be 5 to 25% by mass, the amount of water used is inevitably equal to or greater than the equivalent (mol) of the alkoxy group of the alkoxysilane compound. Become.

上記水の使用量は、好ましくはアルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の20倍当量(モル)以下であり、より好ましくは10倍当量(モル)以下である。当該量の水を用いることにより、加水分解反応中におけるアルコキシシラン化合物またはその加水分解物の析出を防止し得るとともに、得られるポリヒドロキシシロキサンの貯蔵安定性を向上させ得る。   The amount of water used is preferably 20 times equivalent (mole) or less, more preferably 10 times equivalent (mole) or less of the alkoxy group of the alkoxysilane compound. By using the amount of water, precipitation of the alkoxysilane compound or the hydrolyzate thereof during the hydrolysis reaction can be prevented, and the storage stability of the resulting polyhydroxysiloxane can be improved.

A−1−4.酸性触媒
上記酸性触媒としては、アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の加水分解反応に対して触媒作用を有するプロトン酸類やルイス酸類であれば、任意の適切なものを使用することができる。具体的には、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸;酢酸、パラトルエンスルホン酸等の有機酸;チタン、アルミニウム、ジルコニウム等の金属アルコキシドまたはキレート化合物;が挙げられる。触媒作用が適度であるので、生成したポリヒドロキシシロキサンの縮合が進行し難いからである。なかでも、アルミニウム触媒が好ましく用いられる。アルミニウム触媒としては、例えば、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートが挙げられる。
A-1-4. Acid catalyst Any appropriate catalyst can be used as the acid catalyst as long as it is a proton acid or Lewis acid having a catalytic action on the hydrolysis reaction of the alkoxy group of the alkoxysilane compound. Specific examples include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid; organic acids such as acetic acid and paratoluenesulfonic acid; metal alkoxides and chelate compounds such as titanium, aluminum and zirconium. This is because the catalytic action is moderate, so that the condensation of the produced polyhydroxysiloxane hardly proceeds. Among these, an aluminum catalyst is preferably used. Examples of the aluminum catalyst include aluminum trisacetylacetonate, aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), and ethylacetoacetate aluminum diisopropylate.

上記酸性触媒の使用量としては、アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の加水分解反応に対して触媒作用を発揮する量以上であればよい。具体的には、当該使用量は、上記アルコキシシラン化合物100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部、より好ましくは0.1〜5質量部である。   The amount of the acidic catalyst used may be at least an amount that exhibits a catalytic action for the hydrolysis reaction of the alkoxy group of the alkoxysilane compound. Specifically, the amount used is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the alkoxysilane compound.

A−1−5.混合方法
混合方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、アルコキシシラン化合物と酸性触媒と親水性有機溶媒とを混合した混合液に、水を加える方法が用いられる。このような方法で混合することにより、得られる混合液の白濁、沈殿の生成、またはゲル化を防止し得る。水は、少量ずつ添加することが好ましく、滴下によって添加することがより好ましい。なお、混合中に副生成物として析出物等が生成する場合、濾過等の任意の適切な方法によって除去し、目視で濁りのない状態にすればよい。
A-1-5. Any suitable method can be adopted as the mixing method. Preferably, a method of adding water to a mixed solution in which an alkoxysilane compound, an acidic catalyst, and a hydrophilic organic solvent are mixed is used. By mixing in such a manner, white turbidity, formation of precipitates, or gelation of the obtained mixed solution can be prevented. Water is preferably added little by little, and more preferably added dropwise. In addition, when a precipitate etc. produce | generate as a by-product during mixing, what is necessary is just to remove by arbitrary appropriate methods, such as filtration, and to make it a state without turbidity visually.

上記混合液中においては、アルコキシシラン化合物の加水分解反応が進行することから、ポリヒドロキシシロキサンが生成する。加水分解反応の好適な条件としては、例えば、以下の条件が挙げられる。すなわち、反応温度は、好ましくは10〜100℃、より好ましくは20〜80℃、さらに好ましくは40〜60℃である。水の添加が終了してからの反応時間は、好ましくは0.5〜10時間、より好ましくは1〜8時間、さらに好ましくは2〜6時間である。当該条件で加水分解反応を行うことにより、加水分解反応を十分に進行させて目的のポリヒドロキシシロキサンを生成させ得ると共に、生成したポリヒドロキシシロキサン同士の縮合を抑制し得る。   In the mixed liquid, polyhydroxysiloxane is generated because the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound proceeds. Examples of suitable conditions for the hydrolysis reaction include the following conditions. That is, the reaction temperature is preferably 10 to 100 ° C, more preferably 20 to 80 ° C, and still more preferably 40 to 60 ° C. The reaction time after completion of the addition of water is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 1 to 8 hours, and further preferably 2 to 6 hours. By performing the hydrolysis reaction under the conditions, the hydrolysis reaction can be sufficiently advanced to produce the desired polyhydroxysiloxane, and the condensation of the produced polyhydroxysiloxanes can be suppressed.

A−2.アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液の第2の調製方法
第2の調製方法においては、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液を塩基に添加することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液が得られ得る。得られる塩基性溶液のpHは、通常8〜13、好ましくは8〜12、より好ましくは8〜11である。
A-2. Second Preparation Method of Non-Alkoxy Group-Containing Polyhydroxysiloxane Solution In the second preparation method, the basicity of the non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane is obtained by adding an acidic solution of non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane to the base. A solution can be obtained. The pH of the resulting basic solution is usually 8-13, preferably 8-12, more preferably 8-11.

A−2−1.アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液
アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液としては、任意の適切なものが採用され得る。例えば、上記第1の調製方法によって得られる酸性溶液を用いることができる。この場合、該酸性溶液は、ポリヒドロキシシロキサンと、親水性有機溶媒と、水と、触媒と、アルコキシ基が加水分解されて生じたアルコールとを含む。好ましい実施形態においては、塩基へ添加する前に、該酸性溶液からアルコールや親水性有機溶媒を除去する。これらの除去方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。代表的には、除去すべきアルコールおよび親水性有機溶媒の沸点以上の温度に加熱し、系外に除去した量が所定量に達した段階で加熱を終えればよい。該除去は、常圧下で行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。
A-2-1. Acidic solution of non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane Any appropriate solution can be adopted as the acidic solution of non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane. For example, an acidic solution obtained by the first preparation method can be used. In this case, the acidic solution contains polyhydroxysiloxane, a hydrophilic organic solvent, water, a catalyst, and an alcohol generated by hydrolysis of an alkoxy group. In a preferred embodiment, alcohol or hydrophilic organic solvent is removed from the acidic solution prior to addition to the base. Any appropriate method can be adopted as these removal methods. Typically, the heating should be finished when the amount removed outside the system reaches a predetermined amount by heating to a temperature equal to or higher than the boiling points of the alcohol and the hydrophilic organic solvent to be removed. The removal may be performed under normal pressure or under reduced pressure.

A−2−2.塩基への添加
塩基としては、任意の適切な塩基が用いられ得る。好ましくは水溶性の塩基である。なかでも、アンモニア、エタノールアミン、ジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等のモノアミン類が好ましく、アンモニア、エタノールアミン、ジエタノールアミンがより好ましく、アンモニアがさらに好ましい。
A-2-2. Addition to Base Any appropriate base can be used as the base. A water-soluble base is preferable. Among them, monoamines such as ammonia, ethanolamine, diethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N-methylethanolamine, triethanolamine, tetrabutylammonium hydroxide are preferable, and ammonia, More preferred are ethanolamine and diethanolamine, and even more preferred is ammonia.

塩基の使用量としては、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンが有するヒドロキシシリル基の1〜20モル%が好ましく、1〜10モル%がより好ましく、3〜10モル%がさらに好ましい。このような使用量であれば、ヒドロキシシリル基が残存する状態でアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液を得ることができる。   As a usage-amount of a base, 1-20 mol% of the hydroxysilyl group which an alkoxy-group-free polyhydroxysiloxane has is preferable, 1-10 mol% is more preferable, and 3-10 mol% is further more preferable. With such a use amount, a basic solution of polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group can be obtained with the hydroxysilyl group remaining.

アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液の塩基への添加は、少量ずつ行うことが好ましく、滴下によって行うことがより好ましい。このように酸性溶液を塩基に徐々に添加することで、不安定な状態となるpH5〜7を実質的に経ることなく、塩基性溶液を調製し得る。中和熱の影響を避けるために、好ましくは冷却条件下で添加を行う。取り扱いを容易にする観点から、塩基は水溶液としておくことが好ましい。塩基水溶液の量は、得られるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液中のアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン含有量を5〜25質量%にし得る量が好ましい。代表的には、添加するアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液と同量程度である。塩基性溶液中におけるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン含有量が5質量%未満であると、粘度が低くて塗料として用いることができない場合がある。該含有量が25質量%を超えると、ゲル化により製造できない場合がある。   The addition of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane to the base of the acidic solution is preferably performed little by little, and more preferably by dropwise addition. Thus, a basic solution can be prepared without substantially passing through pH 5-7 which will be in an unstable state by adding an acidic solution gradually to a base. In order to avoid the influence of heat of neutralization, the addition is preferably performed under cooling conditions. From the viewpoint of easy handling, the base is preferably in the form of an aqueous solution. The amount of the aqueous base solution is preferably such that the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane content in the basic solution of the resulting alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can be 5 to 25% by mass. Typically, it is about the same amount as the acidic solution of the non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane to be added. If the content of the polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group in the basic solution is less than 5% by mass, the viscosity may be low and it may not be used as a paint. When this content exceeds 25 mass%, it may be unable to manufacture by gelation.

A−3.アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液の第3の調製方法
第3の調製方法においては、アルコキシシラン化合物を、塩基性触媒を含む水または水と親水性有機溶媒との混合溶媒中に添加することにより、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液が得られ得る。得られる塩基性溶液のpHは、通常8〜13、好ましくは8〜12、より好ましくは8〜11である。該方法によれば、ポリヒドロキシシロキサンをpH5〜7の環境下におくことがないので、ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液を安定して調製することができる。
A-3. Third Preparation Method of Alkoxy Group-Free Polyhydroxysiloxane Solution In the third preparation method, an alkoxysilane compound is added to water containing a basic catalyst or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent. A basic solution of an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane can be obtained. The pH of the resulting basic solution is usually 8-13, preferably 8-12, more preferably 8-11. According to this method, since the polyhydroxysiloxane is not placed in an environment having a pH of 5 to 7, a basic solution of polyhydroxysiloxane can be stably prepared.

A−3−1.アルコキシシラン化合物
アルコキシシラン化合物としては、上記A−1−1項で説明したアルコキシシラン化合物が使用され得る。また、有機基を有するアルコキシシランを含み得ることについても、上記A−1−1項で説明した内容が適用される。
A-3-1. Alkoxysilane Compound As the alkoxysilane compound, the alkoxysilane compound described in the section A-1-1 can be used. The contents described in the section A-1-1 are also applied to the possibility of including an alkoxysilane having an organic group.

A−3−2.塩基性触媒
塩基性触媒としては、水溶性の塩基性化合物であれば任意の適切なものが用いられ得る。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の無機水酸化物類;アンモニア;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、n−ブチルアミン等のアミン類;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミン類;N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン等のアミノアルコール類;ピリジン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等のアミノ基を有するその他の有機化合物類等が挙げられる。上記アミン類はモノアミン類であることが好ましい。また、上記有機基を有するアルコキシシランとして、アミノ基を置換基として有するものを用いる場合、これらは塩基性化合物であるため、塩基性触媒としても機能し得る。これらの塩基性触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
A-3-2. Basic catalyst As the basic catalyst, any appropriate water-soluble basic compound may be used. For example, inorganic hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide; ammonia; monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, n-propylamine, isopropylamine, Amines such as diisopropylamine and n-butylamine; ethanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine; N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N-methylethanolamine, N- Examples include amino alcohols such as methyldiethanolamine; other organic compounds having an amino group such as pyridine, polyvinylamine, and polyallylamine. The amines are preferably monoamines. Moreover, when using what has an amino group as a substituent as an alkoxysilane which has the said organic group, since these are basic compounds, they can function also as a basic catalyst. These basic catalysts may be used alone or in combination of two or more.

アルコキシシラン化合物の加水分解反応は、塩基性触媒を含む溶媒中で行われる。その際、塩基性触媒は、後述する、水または水と親水性有機溶媒との混合溶媒中に溶解して使用される。塩基性触媒の使用量は、触媒の有する塩基性の程度(pKb)によって決定され、代表的には、アルコキシシラン化合物を添加する前の溶媒のpHが9〜11の範囲内になるように調整される。 The hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound is performed in a solvent containing a basic catalyst. At that time, the basic catalyst is used after being dissolved in water or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent, which will be described later. The amount of the basic catalyst used is determined by the degree of basicity (pK b ) of the catalyst. Typically, the pH of the solvent before adding the alkoxysilane compound is within the range of 9-11. Adjusted.

A−3−3.水または水と親水性有機溶媒との混合溶媒
第3の調製方法で使用される溶媒としては、水または水と親水性有機溶媒との混合液が用いられる。溶媒として水を用いた場合は、アルコキシシラン化合物の加水分解反応が速いという利点がある。一方、上記アルコキシシラン化合物またはアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの水への溶解度が十分でない場合には、溶媒として水と親水性有機溶媒との混合液を用いることができる。親水性有機溶媒としては、上記A−1−2項で説明したものが利用可能である。
A-3-3. Water or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent As the solvent used in the third preparation method, water or a mixed liquid of water and a hydrophilic organic solvent is used. When water is used as the solvent, there is an advantage that the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound is fast. On the other hand, when the alkoxysilane compound or the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane has insufficient solubility in water, a mixed liquid of water and a hydrophilic organic solvent can be used as a solvent. As the hydrophilic organic solvent, those described in the above section A-1-2 can be used.

水はアルコキシシラン化合物の加水分解に使用される。そのため、水の使用量は、アルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上である必要がある。水と親水性有機溶媒との混合溶媒を使用する場合、水の比率を50質量%以上とし、水と親水性有機溶媒との混合溶媒の使用量を、得られるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液中のアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン含有量を5〜25質量%にし得る量とすれば、必然的に水の使用量はアルコキシシラン化合物が有するアルコキシ基の当量(モル)以上となる。   Water is used for hydrolysis of the alkoxysilane compound. Therefore, the usage-amount of water needs to be more than the equivalent (mol) of the alkoxy group which an alkoxysilane compound has. When a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent is used, the ratio of water is 50% by mass or more, and the amount of the mixed solvent of water and the hydrophilic organic solvent is set to the resulting alkoxy group-free polyhydroxysiloxane. If the content of the polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group in the basic solution is an amount that can be 5 to 25% by mass, the amount of water used is inevitably equal to or greater than the equivalent (mol) of the alkoxy group of the alkoxysilane compound. .

A−3−4.添加方法
上記アルコキシシラン化合物を、塩基性触媒を含む水または水と親水性有機溶媒との混合溶媒中に添加することにより、アルコキシシラン化合物の加水分解反応が進行する。添加時間は、2時間以内であることが好ましい。添加方法は、全量を一挙に添加してもよく、所定の時間で連続的に添加してもよく、少量ずつを分割して添加してもよい。アルコキシ化合物がテトラアルコキシシランの縮合物を含む場合、アルコキシシラン化合物を親水性有機溶媒に溶解した溶液として添加することが好ましい。加水分解反応が穏やかに進行するからである。なお、混合中に副生成物として析出物等が生成する場合、上記A−1−5項と同様、濾過等の任意の適切な方法によって除去し、目視で濁りのない状態にすればよい。
A-3-4. Addition method The hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound proceeds by adding the alkoxysilane compound to water containing a basic catalyst or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent. The addition time is preferably within 2 hours. As for the addition method, the whole amount may be added all at once, may be added continuously at a predetermined time, or may be added in small portions. When the alkoxy compound contains a condensate of tetraalkoxysilane, it is preferably added as a solution in which the alkoxysilane compound is dissolved in a hydrophilic organic solvent. This is because the hydrolysis reaction proceeds gently. In addition, when a precipitate etc. produce | generate as a by-product during mixing, like the said A-1-5 term, it should just remove by arbitrary appropriate methods, such as filtration, and make it a state without turbidity visually.

アルコキシシラン化合物の添加時の反応温度および反応時間は、上記A−1−5項における反応温度および反応時間の記載内容が適用される。   As the reaction temperature and reaction time at the time of addition of the alkoxysilane compound, the contents described in the reaction temperature and reaction time in the above section A-1-5 are applied.

(B)水性有機バインダー
水性有機バインダーとしては、使用するアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンに応じて、任意の適切なものが採用され得る。例えば、塗料組成物の貯蔵安定性を向上する観点から、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの溶液のpHに応じて、アニオン性樹脂、カチオン性樹脂、またはノニオン性樹脂が採用され得る。具体的には、酸性のアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液を用いる場合は、カチオン性樹脂、またはノニオン性樹脂を用いることが好ましい。また、塩基性のアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサン溶液を用いる場合は、アニオン性樹脂、またはノニオン性樹脂を用いることが好ましい。水性有機バインダーは、上記アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンとの反応点(例えば、アルコキシシリル基、ヒドロキシシリル基、ヒドロキシ基)を有していてもよく、有していなくてもよい。また、重合性二重結合またはエポキシ基を含んでもよい。水性有機バインダーを含むことにより、本発明の塗料組成物は、可とう性に優れた塗膜を十分な膜厚で形成することができる。さらには、低VOC化が可能となる。
(B) Aqueous organic binder As the aqueous organic binder, any appropriate one can be adopted depending on the polyhydroxysiloxane containing no alkoxy group. For example, from the viewpoint of improving the storage stability of the coating composition, an anionic resin, a cationic resin, or a nonionic resin may be employed depending on the pH of the solution of non-alkoxy group-containing polyhydroxysiloxane. Specifically, when an acidic alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution is used, it is preferable to use a cationic resin or a nonionic resin. When using a basic alkoxy group-free polyhydroxysiloxane solution, it is preferable to use an anionic resin or a nonionic resin. The aqueous organic binder may or may not have a reaction point with the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane (for example, alkoxysilyl group, hydroxysilyl group, hydroxy group). Moreover, a polymerizable double bond or an epoxy group may be included. By including the aqueous organic binder, the coating composition of the present invention can form a coating film having excellent flexibility with a sufficient film thickness. Furthermore, the VOC can be reduced.

水性有機バインダーは、任意の適切な形態であり得る。例えば、エマルション、ディスパージョン、水溶性等の形態が挙げられ、好ましくはエマルションの形態である。水性有機バインダーがエマルションである場合、得られる塗膜は、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンから形成された無機マトリックス中に有機バインダーから形成された部分(以下、「有機部分」と称する場合がある。)が分散した、いわゆる海‐島構造を有する。このため、光触媒によって有機部分が分解された場合であっても、無機マトリックスからなる多孔質かつ硬質な塗膜(いわゆる、蜂の巣状塗膜)が形成されるので、塗膜構造が実用的な状態で保持され得る。水性有機バインダーとしてエマルションを用いる場合、上述の海−島構造が保持される範囲内で、ディスパージョンや水溶性の樹脂を併用することも可能である。なお、海‐島構造の確認は、塗膜断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって行うことができる。   The aqueous organic binder can be in any suitable form. For example, forms such as emulsion, dispersion, water solubility and the like can be mentioned, and the form of emulsion is preferable. When the aqueous organic binder is an emulsion, the obtained coating film may be referred to as a portion (hereinafter referred to as “organic portion”) formed from an organic binder in an inorganic matrix formed from an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane. ) Have a so-called sea-island structure dispersed. For this reason, even when the organic portion is decomposed by the photocatalyst, a porous and hard coating film (so-called honeycomb coating film) made of an inorganic matrix is formed, so that the coating film structure is in a practical state. Can be held in. When an emulsion is used as the aqueous organic binder, a dispersion or a water-soluble resin can be used in combination as long as the above-described sea-island structure is maintained. The sea-island structure can be confirmed by observing the cross section of the coating film with a transmission electron microscope.

エマルションである水性有機バインダーとしては、アクリル系エマルション樹脂が好ましく用いられる。耐久性、光沢、コスト、樹脂設計の自由度等に優れるからである。アクリル系エマルション樹脂としては、例えば、アクリル系単量体と、アクリル系単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体が用いられ得る。   As the aqueous organic binder that is an emulsion, an acrylic emulsion resin is preferably used. This is because it is excellent in durability, gloss, cost, freedom of resin design, and the like. As the acrylic emulsion resin, for example, a copolymer of an acrylic monomer and another monomer copolymerizable with the acrylic monomer can be used.

アクリル系単量体としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル基含有(メタ)アクリル系単量体;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリル系単量体;(メタ)アクリル酸等のエチレン性不飽和カルボン酸;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリル系単量体;(メタ)アクリルアミド、エチル(メタ)アクリルアミド等のアミド含有(メタ)アクリル系単量体;アクリロニトリル等のニトリル基含有(メタ)アクリル系単量体;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリル系単量体等を挙げることができる。上記単量体を1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the acrylic monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and cyclohexyl (meth). Alkyl group-containing (meth) acrylic monomers such as acrylate; hydroxyl-containing (meth) acrylic monomers such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid; Amino group-containing (meth) acrylic monomers such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate and dimethylaminopropyl (meth) acrylate; Amide-containing (meth) acrylic monomers such as (meth) acrylamide and ethyl (meth) acrylamide Body: Containing nitrile groups such as acrylonitrile (meth) Acrylic monomers; glycidyl (meth) an epoxy group-containing (meth) acrylates such as may be exemplified acrylic monomers and the like. Only one type of the above monomers may be used, or two or more types may be used in combination.

アクリル系単量体と共重合可能な他の単量体としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン等の芳香族炭化水素系ビニル単量体;マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸等のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸;スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸等のスルホン酸含有ビニル単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物;塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレン等の塩素含有単量体;ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテル等の水酸基含有アルキルビニルエーテル;エチレングリコールモノアリルエーテル、プロピレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノアリルエーテル等のアルキレングリコールモノアリルエーテル類;エチレン、プロピレン、イソブチレン等のα−オレフィン;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル等のアリルエーテル等を挙げることができる。上記単量体を1種のみ用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Other monomers copolymerizable with acrylic monomers include aromatic hydrocarbon vinyl monomers such as styrene, methylstyrene, chlorostyrene, vinyltoluene; maleic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid Α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acid and citraconic acid; sulfonic acid-containing vinyl monomers such as styrene sulfonic acid and vinyl sulfonic acid; acid anhydrides such as maleic anhydride and itaconic anhydride; vinyl chloride; Chlorine-containing monomers such as vinylidene chloride and chloroprene; hydroxyl-containing alkyl vinyl ethers such as hydroxyethyl vinyl ether and hydroxypropyl vinyl ether; alkylene glycol monoallyl ethers such as ethylene glycol monoallyl ether, propylene glycol monoallyl ether and diethylene glycol monoallyl ether Α-olefins such as ethylene, propylene and isobutylene; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate and vinyl pivalate; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether and cyclohexyl vinyl ether; ethyl allyl ether And allyl ethers such as butyl allyl ether. Only one type of the above monomers may be used, or two or more types may be used in combination.

エマルション樹脂の体積平均粒子径は、代表的には5nm〜100μm、好ましくは10nm〜10μmであり、より好ましくは20nm〜1000nmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。体積平均粒子径は、レーザー光散乱法等によって測定することができる。   The volume average particle diameter of the emulsion resin is typically 5 nm to 100 μm, preferably 10 nm to 10 μm, more preferably 20 nm to 1000 nm, and still more preferably 50 nm to 500 nm. The volume average particle diameter can be measured by a laser light scattering method or the like.

エマルション樹脂は、任意の適切な調製方法によって調製される。代表的な調製方法としては、乳化重合および懸濁重合が挙げられる。乳化重合により調製する場合には、バッチ重合、モノマー滴下重合、乳化モノマー滴下重合等の方法に加えて、平均粒子径5〜500nmのミニエマルション重合法を用いることも可能である。懸濁重合とは、二重結合を有するモノマーを水中に分散させて重合させる方法である。一般的には、まず水等の媒体中で媒体に不溶なラジカル重合性モノマーを激しくかき混ぜることにより分散、懸濁し、0.5〜100μm程度の大きさの液滴を得る。これにラジカル重合性モノマーに可溶な開始剤を加え、ラジカル重合性モノマーの液滴中で重合反応を生じさせる。これにより、0.5〜100μm程度の比較的粒子径の大きい樹脂粒子を製造することができる。   The emulsion resin is prepared by any suitable preparation method. Typical preparation methods include emulsion polymerization and suspension polymerization. When preparing by emulsion polymerization, in addition to methods such as batch polymerization, monomer dropping polymerization, and emulsion monomer dropping polymerization, it is also possible to use a mini-emulsion polymerization method having an average particle size of 5 to 500 nm. Suspension polymerization is a method in which a monomer having a double bond is dispersed in water for polymerization. In general, first, a radically polymerizable monomer that is insoluble in a medium such as water is vigorously stirred to be dispersed and suspended to obtain droplets having a size of about 0.5 to 100 μm. An initiator soluble in the radical polymerizable monomer is added to this, and a polymerization reaction is caused in the droplets of the radical polymerizable monomer. Thereby, resin particles having a relatively large particle diameter of about 0.5 to 100 μm can be produced.

重合に用いる乳化剤としては、任意の適切な乳化剤が採用され得る。例えば、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性、ノニオン−カチオン性、ノニオン−アニオン性のものを単独又は併用して使用することができる。   Any appropriate emulsifier can be adopted as the emulsifier used in the polymerization. For example, anionic, cationic, nonionic, amphoteric, nonionic-cationic, nonionic-anionic ones can be used alone or in combination.

重合開始剤としては、任意の適切な重合開始剤が採用され得る。例えば、過硫酸アンモニウム塩等の過硫酸塩、過酸化水素と亜硫酸水素ナトリウム等との組み合わせからなるレドックス開始剤、第一鉄塩、硝酸銀等の無機系開始剤、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタール酸パーオキシド等の二塩基酸過酸化物、アゾビスブチロニトリル等の有機系開始剤等を挙げることができる。重合開始剤の使用量は、単量体100質量部に対して、通常、0.01〜5質量部である。   Any appropriate polymerization initiator can be adopted as the polymerization initiator. For example, persulfates such as ammonium persulfate, redox initiators composed of a combination of hydrogen peroxide and sodium hydrogen sulfite, inorganic initiators such as ferrous salts and silver nitrate, disuccinic acid peroxide, diglutaric acid peroxide, etc. Examples thereof include organic initiators such as dibasic acid peroxide and azobisbutyronitrile. The usage-amount of a polymerization initiator is 0.01-5 mass parts normally with respect to 100 mass parts of monomers.

ディスパージョンである水性有機バインダーとしては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、好ましくは水分散性付与基を有する。水分散性付与基としては、アミノ基等のカチオン性基;カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等のアニオン性基;ポリエーテル基等のノニオン性基が挙げられる。上記樹脂のなかでも、アクリル系樹脂が好ましい。耐久性、光沢、コスト、樹脂設計の自由度等に優れるからである。好ましいアクリル系樹脂としては、例えば、アクリル系単量体と、アクリル系単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体が用いられる。これらの単量体については、上記と同様の説明を適用し得る。   Examples of the aqueous organic binder that is a dispersion include acrylic resins, polyester resins, urethane resins, silicone resins, and fluorine resins. These resins preferably have a water dispersibility-imparting group. Examples of the water dispersibility-imparting group include a cationic group such as an amino group; an anionic group such as a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group; and a nonionic group such as a polyether group. Among the above resins, an acrylic resin is preferable. This is because it is excellent in durability, gloss, cost, freedom of resin design, and the like. As a preferable acrylic resin, for example, a copolymer of an acrylic monomer and another monomer copolymerizable with the acrylic monomer is used. The same explanation as above can be applied to these monomers.

ディスパージョン樹脂の体積平均粒子径は、好ましくは10〜1000nmであり、より好ましくは20〜500nmであり、さらに好ましくは50〜200nmである。   The volume average particle diameter of the dispersion resin is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 20 to 500 nm, and still more preferably 50 to 200 nm.

ディスパージョン樹脂は、任意の適切な調製方法によって調製される。代表的な調製方法としては、後乳化が挙げられる。後乳化は、水分散性付与基がカチオン性基(例えば、アミノ基)およびアニオン性基(例えば、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基)である場合には、任意の適切な有機溶媒中で溶液重合した樹脂に、水および中和剤を加えて混合攪拌することによって行われ得る。水分散性付与基がノニオン性基(例えば、ポリオキシエチレン基)である場合には、樹脂に水を加えて混合攪拌することによって行われ得る。後乳化においては、必要に応じて乳化剤を併用し得る。   The dispersion resin is prepared by any appropriate preparation method. A typical preparation method includes post-emulsification. Post-emulsification can be carried out in any appropriate organic solvent when the water dispersibility-imparting group is a cationic group (for example, an amino group) and an anionic group (for example, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a sulfonic acid group). It can be carried out by adding water and a neutralizing agent to the resin polymerized by solution and mixing and stirring. When the water dispersibility-imparting group is a nonionic group (for example, a polyoxyethylene group), it can be performed by adding water to the resin and mixing and stirring. In post-emulsification, an emulsifier may be used in combination as necessary.

水溶性である水性有機バインダーとしては、例えば、親水性基(例えば、アミド基、ポリオキシエチレン基等)を有し、樹脂自体が水溶性であるアクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレア系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド化合物が好ましい。また、上記水分散性付与基を有する樹脂において、水分散性付与基(カチオン性基、アニオン性基およびノニオン性基)の量を増加させ、カチオン性基およびアニオン性基の場合はこれを中和することにより、水溶性を付与し、水溶性樹脂として用いることができる。   Examples of the water-soluble aqueous organic binder include an acrylic resin, a cellulose resin, a urethane resin, which has a hydrophilic group (for example, an amide group, a polyoxyethylene group, etc.) and the resin itself is water-soluble. Urea resins, vinyl resins, polyether resins and polyamide compounds are preferred. In the resin having the water dispersibility-imparting group, the amount of water dispersibility-imparting groups (cationic group, anionic group and nonionic group) is increased. By summing up, water solubility can be imparted and used as a water-soluble resin.

水溶性樹脂の具体例としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が挙げられる。   Specific examples of the water-soluble resin include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose sodium, polyacrylamide, and polyethylene oxide.

水溶性樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは200〜200,000である。数平均分子量(Mn)が200未満である場合、加熱硬化時の揮散、塗膜の硬度の低下、塗料の硬化性の低下によって塗膜の耐溶剤性、耐水性や耐候性が低下する場合がある。数平均分子量(Mn)が200,000を超える場合、有機バインダー自体の粘度が高くなり、塗布する際の希釈された塗料中の溶媒の含有量が多量になる場合がある。なお、本明細書において、数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量である。   The number average molecular weight (Mn) of the water-soluble resin is preferably 200 to 200,000. When the number average molecular weight (Mn) is less than 200, the solvent resistance, water resistance, and weather resistance of the coating film may decrease due to volatilization during heat curing, decrease in coating film hardness, and decrease in coating curability. is there. When the number average molecular weight (Mn) exceeds 200,000, the viscosity of the organic binder itself becomes high, and the content of the solvent in the diluted paint upon application may increase. In addition, in this specification, a number average molecular weight (Mn) is a number average molecular weight of polystyrene conversion measured by GPC (gel permeation chromatography).

水性有機バインダーの固形分濃度(NV)は、好ましくは20〜70質量%であり、より好ましくは25〜60質量%である。   The solid content concentration (NV) of the aqueous organic binder is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 25 to 60% by mass.

水性有機バインダーとしては、市販の樹脂を用いることができる。このような市販製品としては、三井化学ポリウレタン社製 商品名「タケラック W−635」、EMS−PRIMD社製 商品名「PRIMD XL−552」、Bayer MaterialScience AG社製 商品名「バイヒドロールXP2470」、ADEKA社製 商品名「UN−420」等が挙げられる。   A commercially available resin can be used as the aqueous organic binder. Examples of such commercially available products include Mitsui Chemicals Polyurethane, Inc., trade name “Takelac W-635”, EMS-PRIMD, Inc., trade name “PRIMD XL-552”, Bayer MaterialScience AG, Inc., trade name “Bihydrol XP2470”, ADEKA Product name "UN-420" etc. are mentioned.

光触媒含有塗料組成物中における水性有機バインダーの含有量は、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンおよび水性有機バインダーの合計固形分中におけるポリヒドロキシシロキサン濃度が50〜95質量%となる限り、適切に設定され得る。当該ポリヒドロキシシロキサン濃度は、好ましくは50〜80質量%、より好ましくは50〜70質量%である。ポリヒドロキシシロキサン濃度が95質量%を超える場合、得られる塗膜の可とう性が低下するおそれがある。また、ポリヒドロキシシロキサン濃度が50質量%未満の場合、分解耐性が低下するおそれがある。   The content of the aqueous organic binder in the photocatalyst-containing coating composition is appropriately set as long as the polyhydroxysiloxane concentration in the total solid content of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane and the aqueous organic binder is 50 to 95% by mass. obtain. The polyhydroxysiloxane concentration is preferably 50 to 80% by mass, more preferably 50 to 70% by mass. If the polyhydroxysiloxane concentration exceeds 95% by mass, the flexibility of the resulting coating film may be reduced. Moreover, when the polyhydroxysiloxane concentration is less than 50% by mass, the degradation resistance may be reduced.

「アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンおよび水性有機バインダーの合計固形分中におけるポリヒドロキシシロキサン濃度」とは、該合計固形分に対するアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの質量割合を意味する。このとき、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンが、式(1)に示された構造を有するものとして扱う。式(1)におけるn1の値は、原料のアルコキシシランのn2の値、あるいはGPC測定で得られるアルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンの重量平均分子量(ポリスチレン換算)から求められる。なお、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンが、有機基を有するポリヒドロキシシロキサンを含む場合は、有機基も含めてポリヒドロキシシロキサン成分とする。   The “polyhydroxysiloxane concentration in the total solid content of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane and the aqueous organic binder” means the mass ratio of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane to the total solid content. At this time, the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane is treated as having the structure represented by the formula (1). The value of n1 in the formula (1) is determined from the value of n2 of the raw material alkoxysilane or the weight average molecular weight (polystyrene conversion) of the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane obtained by GPC measurement. In addition, when the alkoxy group-free polyhydroxysiloxane includes a polyhydroxysiloxane having an organic group, the polyhydroxysiloxane component including the organic group is used.

(C)光触媒
光触媒としては、任意の適切なものが用いられ得る。光触媒を含有することにより、本発明の光触媒含有塗料組成物は、耐汚染性に優れた塗膜を形成し得る。なお、本明細書中において、光触媒とは、光を照射することにより触媒作用を示す物質を意味し、特定の波長の光が照射されることにより、光化学反応を起こして、有機物を分解する触媒として作用したり、防汚作用(親水化作用)、抗菌または防黴作用等を発揮する物質を包含する。
(C) Photocatalyst Any appropriate photocatalyst can be used. By containing a photocatalyst, the photocatalyst-containing coating composition of the present invention can form a coating film excellent in stain resistance. In this specification, a photocatalyst means a substance that exhibits catalytic action when irradiated with light, and a catalyst that causes a photochemical reaction and decomposes organic substances when irradiated with light of a specific wavelength. Or substances that exhibit antifouling action (hydrophilization action), antibacterial or antifungal action, and the like.

光触媒としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化レニウム等の金属酸化物が挙げられる。また、可視光応答型光触媒として、オキシナイトライド化合物(例えば、特開2002−66333号公報参照)、オキシサルファイド化合物(例えば、特開2002−233770号公報参照)、Ta3N5等の窒化化合物、d10電子状態の金属イオンを含む酸化物(例えば、特開2002−59008号公報参照)、窒素ドープ酸化チタン(例えば、特開2002−29750号公報、特開2002−87818号公報、特開2002−154823号公報、特開2001−207082号公報参照)、硫黄ドープ酸化チタン、酸素欠陥型の酸化チタン(例えば、特開2001−98219号公報参照)、光触媒粒子をハロゲン化白金化合物で処理すること(例えば、特開2002−239353号公報参照)、タングステンアルコキシドで処理すること(特開2001−286755号公報参照)等によって得られる表面処理光触媒も使用可能である。本発明においては、光触媒は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the photocatalyst include titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, germanium oxide, lead oxide, cadmium oxide, copper oxide, vanadium oxide, niobium oxide. And metal oxides such as tantalum oxide, manganese oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, and rhenium oxide. Further, as a visible light responsive photocatalyst, an oxynitride compound (for example, see JP-A-2002-66333), an oxysulfide compound (for example, see JP-A-2002-233770), a nitride compound such as Ta3N5, d10 electrons Oxides containing metal ions in a state (see, for example, JP-A-2002-59008), nitrogen-doped titanium oxide (see, for example, JP-A-2002-29750, JP-A-2002-87818, JP-A-2002-154823) No. 2001-207082), sulfur-doped titanium oxide, oxygen-deficient titanium oxide (eg, see JP-A-2001-98219), and photocatalyst particles are treated with a halogenated platinum compound (eg, JP, 2002-239353, A), tungsten alkoxide It is treated with a de surface treated photocatalyst obtained by (see JP 2001-286755) and the like can be used. In this invention, a photocatalyst may be used independently and may use 2 or more types together.

上記光触媒の中でも、酸化チタンが好ましい。太陽光や日常生活で用いられる照明光によって高い触媒活性を示し得るからである。酸化チタンとしては、ルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタン、フルッカイト型酸化チタン等が挙げられ、好ましくはアナターゼ型酸化チタンが挙げられる。入手が容易であること、安価であること、特性が安定していること、人体に無害であることに加え、光触媒として優れた効果を発揮し得るからである。   Among the photocatalysts, titanium oxide is preferable. This is because high catalytic activity can be exhibited by sunlight or illumination light used in daily life. Examples of the titanium oxide include rutile type titanium oxide, anatase type titanium oxide, and flukeite type titanium oxide, and preferably anatase type titanium oxide. This is because it is easy to obtain, inexpensive, stable in characteristics, harmless to the human body, and can exhibit excellent effects as a photocatalyst.

上記酸化チタンの微粒子として市販されているものとしては、例えば、石原産業(株)製のST−01、ST−21、その加工品であるST−K01、ST−K03、水分散タイプであるSTS−01、STS−02、STS−21、堺化学工業(株)製のSSP−25、SSP−20、SSP−M、CSB、CSB−M、塗料タイプであるLACTl−01、LACTI−03−A、テイカ(株)製の光触媒用酸化チタンコーティング液TKS−201、TKS−202、TKC−301、TKC−302、TKC−303、TKC−304、TKC−305、TKC−351、TKC−352、光触媒用酸化チタンゾルTKS−201、TKS−202、TKS−203、TKS−251、アリテックス(株)製のPTA、TO、TPX等、多木化学社製のタイノックAM−10、タイノックA−6が挙げられる。   Examples of commercially available titanium oxide fine particles include ST-01 and ST-21 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., processed products ST-K01 and ST-K03, and water-dispersed STS. -01, STS-02, STS-21, Sakai Chemical Industry Co., Ltd. SSP-25, SSP-20, SSP-M, CSB, CSB-M, paint types LACT1-01, LACTI-03-A Titanium Co., Ltd. photocatalytic titanium oxide coating solutions TKS-201, TKS-202, TKC-301, TKC-302, TKC-303, TKC-304, TKC-305, TKC-351, TKC-352, photocatalyst Titanium oxide sols TKS-201, TKS-202, TKS-203, TKS-251, PTA, TO, TPX manufactured by Aritex Co., Ltd. , Tainokku AM-10 of Taki Chemical Co., include Tainokku A-6.

上記酸化チタンは、白金、ルテニウム、銀、酸化ルテニウム、ニオブ、銅、スズ、酸化ニッケル、酸化ケイ素等の金属および金属酸化物を光触媒活性促進剤として、その表面に付着または被覆させたものであってよい。例えば、SiOで表面処理されている酸化チタンの微粒子として、石原産業(株)製のMPT−422が挙げられる。 The above titanium oxide is a metal or metal oxide such as platinum, ruthenium, silver, ruthenium oxide, niobium, copper, tin, nickel oxide, silicon oxide, etc., attached or coated on its surface as a photocatalytic activity accelerator. It's okay. For example, as a fine particle of titanium oxide surface-treated with SiO 2 , MPT-422 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. can be mentioned.

光触媒の形態としては、粉体、分散液、ゾルのいずれであってもよい。光触媒ゾルおよび光触媒分散液とは、光触媒粒子が水および/または有機溶媒中に、代表的には0.01〜80質量%、好ましくは0.1〜50質量%で一次粒子および/または二次粒子として分散されたものである。   The form of the photocatalyst may be any of powder, dispersion, and sol. The photocatalyst sol and the photocatalyst dispersion are typically 0.01 to 80% by mass, preferably 0.1 to 50% by mass of primary particles and / or secondary particles in water and / or an organic solvent. It is dispersed as particles.

光触媒含有塗料組成物中における光触媒の含有量は、光触媒含有塗料組成物の全固形分100質量部に対し、好ましくは20〜90質量部、より好ましくは50〜90質量部である。この範囲内とすることで塗膜の分解耐性と親水化とを、高い水準で両立することができる。90質量部を超えると、有機物の分解反応が必要以上に活性化されるので、塗膜の分解耐性が低下する場合がある。また、20質量部未満であると、塗膜の親水化が不十分となるので、塗膜の耐汚染性が低下する場合がある。   The content of the photocatalyst in the photocatalyst-containing coating composition is preferably 20 to 90 parts by mass, more preferably 50 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the photocatalyst-containing coating composition. By making it within this range, the degradation resistance and hydrophilicity of the coating film can be achieved at a high level. If it exceeds 90 parts by mass, the decomposition reaction of the organic matter is activated more than necessary, so that the degradation resistance of the coating film may be reduced. Moreover, since hydrophilicity of a coating film becomes inadequate as it is less than 20 mass parts, the stain resistance of a coating film may fall.

(D)非イオン性粘性調整剤
本発明の光触媒含有組成物は、必要に応じて、非イオン性粘性調整剤をさらに含有してもよい。非イオン性粘性調整剤としては、任意の適切なものが用いられ得る。非イオン性粘性調整剤を含むことにより、本発明の光触媒含有塗料組成物は、塗布する際の作業性に優れるという効果を奏し得る。非イオン性粘性調整剤の具体例としては、例えば、ポリエーテルポリオール系ウレタンプレポリマー等のウレタン系増粘剤、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース系増粘剤、モンモリロナイト、ベントナイト、クレイ等の層状化合物系増粘剤、その他のものとして疎水変性エトキシレートアミノプラスト系増粘剤が挙げられる。増粘剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(D) Nonionic viscosity modifier The photocatalyst-containing composition of the present invention may further contain a nonionic viscosity modifier as necessary. Arbitrary appropriate things can be used as a nonionic viscosity modifier. By including a nonionic viscosity modifier, the photocatalyst-containing coating composition of the present invention can have an effect of being excellent in workability when applied. Specific examples of nonionic viscosity modifiers include, for example, urethane thickeners such as polyether polyol urethane prepolymers, cellulose thickeners such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, montmorillonite, bentonite, and clay. Examples of layered compound thickeners include hydrophobically modified ethoxylate aminoplast thickeners. A thickener may be used independently and may use 2 or more types together.

非イオン性粘性調整剤としては、市販されているものを使用し得る。好ましい市販製品としては、ウレタン系粘性調整剤として商品名「アデカノールUH−814N」(ADEKA社製 ポリエーテルポリオール系ウレタンポリマー)、セルロース系粘性調整剤として商品名「HECダイセルSP600N」(ダイセル化学工業社製 ヒドロキシエチルセルロース)、層状化合物系粘性調整剤として商品名「BENTONE HD」(エレメンティスジャパン社製)、疎水変性エトキシレートアミノプラスト系粘性調整剤として商品名「Optiflo H600VF」(ロックウッドアディティブズ社製)等が挙げられる。   As the nonionic viscosity modifier, a commercially available one can be used. As a preferable commercial product, the product name “Adecanol UH-814N” (polyetherpolyol urethane polymer manufactured by ADEKA) as a urethane-based viscosity modifier, and the product name “HEC Daicel SP600N” (Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a cellulose-based viscosity modifier. Hydroxyethyl cellulose), trade name “BENTONE HD” (made by Elementis Japan) as a layered compound based viscosity modifier, trade name “Optiflo H600VF” (produced by Rockwood Additives) as a hydrophobically modified ethoxylate aminoplast based viscosity modifier ) And the like.

光触媒含有塗料組成物中における非イオン性粘性調整剤の含有量は、水性有機バインダーの樹脂固形分100質量部に対して、好ましくは0.1〜25質量部であり、より好ましくは0.3〜15質量部、さらに好ましくは0.3〜5質量部である。含有量を上記範囲内とすることにより、塗料として好適な粘性を塗料組成物に付与することができる。   The content of the nonionic viscosity modifier in the photocatalyst-containing coating composition is preferably 0.1 to 25 parts by mass, more preferably 0.3 to 100 parts by mass of the resin solid content of the aqueous organic binder. -15 parts by mass, more preferably 0.3-5 parts by mass. By setting the content within the above range, a viscosity suitable as a coating can be imparted to the coating composition.

(E)その他の成分
光触媒含有塗料組成物は、さらに任意の適切なその他の成分を含み得る。その他の成分としては、例えば、硬化剤、艶消し剤、顔料、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、造膜助剤、紫外線吸収剤、光安定剤(例えば、HALS)、酸化防止剤が挙げられる。
(E) Other components The photocatalyst-containing coating composition may further contain any appropriate other components. Examples of other components include curing agents, matting agents, pigments, surface conditioners, antifoaming agents, plasticizers, film-forming aids, ultraviolet absorbers, light stabilizers (eg, HALS), and antioxidants. Can be mentioned.

硬化剤としては、任意の適切なものが用いられ得る。具体的には、例えば、アミノ樹脂、ブロックイソシアネート、エポキシ樹脂等が挙げられる。硬化剤の含有量は、目的に応じて適切に設定され得る。硬化剤の含有量は、通常、光触媒含有塗料組成物中の樹脂固形分100質量部に対して、0.1〜30質量部である。   Any appropriate curing agent can be used. Specific examples include amino resins, blocked isocyanates, and epoxy resins. The content of the curing agent can be appropriately set according to the purpose. Content of a hardening | curing agent is 0.1-30 mass parts normally with respect to 100 mass parts of resin solid content in a photocatalyst containing coating composition.

(F)製造方法
光触媒含有塗料組成物は、上記の各成分を混合することにより製造される。必要に応じて、任意の適切な溶媒をさらに混合してもよい。混合手段としては、ディスパー等の任意の適切な手段を採用し得る。
(F) Manufacturing method A photocatalyst containing coating composition is manufactured by mixing said each component. Any suitable solvent may be further mixed as necessary. Any appropriate means such as a disper can be adopted as the mixing means.

〔塗膜〕
別の局面において、本発明は、塗膜を提供する。該塗膜は、上記光触媒含有塗料組成物から形成される。
[Coating]
In another aspect, the present invention provides a coating film. The coating film is formed from the photocatalyst-containing coating composition.

本発明の塗膜は、上記光触媒含有塗料組成物を任意の適切な被塗装物に対して塗布することにより形成される。塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、ドクターブレード法、バーコーター法、スプレー法等が挙げられる。   The coating film of this invention is formed by apply | coating the said photocatalyst containing coating composition with respect to arbitrary appropriate to-be-coated objects. Any appropriate method can be adopted as a coating method. Examples thereof include a doctor blade method, a bar coater method, a spray method, and the like.

塗布により得られる塗膜を加熱硬化させてもよい。加熱硬化させることで、塗膜の物性および諸性能が向上し得る。加熱温度は、光触媒含有塗料組成物の種類に応じて適切に設定され得る。一般的には40〜180℃に設定されることが好ましい。加熱時間は加熱温度に応じて任意に設定し得る。   You may heat-harden the coating film obtained by application | coating. By curing by heating, the physical properties and various performances of the coating film can be improved. The heating temperature can be appropriately set according to the type of the photocatalyst-containing coating composition. In general, the temperature is preferably set to 40 to 180 ° C. The heating time can be arbitrarily set according to the heating temperature.

本発明の塗膜は、分解耐性および可とう性に優れる。さらには、例えば1μm以上、更には5μm以上に厚膜化することも可能である。このような効果が奏されるメカニズムは定かではないが、以下のように推測される。すなわち、本発明の光触媒含有塗料組成物は、無機材料として、アルコキシ基非含有ポリヒドロキシシロキサンを含む。該ポリヒドロキシシロキサンは、水性有機バインダーとの相溶性に優れるので、本発明の光触媒含有塗料組成物から形成される塗膜は、分解耐性に優れる無機マトリックスと可とう性に優れる有機マトリックスとが高度に入り組んだ構造を有する。その結果、分解耐性と可とう性とを両立する塗膜を形成することができると考えられる。さらには、有機マトリックスが厚膜化に寄与するので、塗膜の厚膜化も可能になると考えられる。なお、可とう性に優れるか否かの判断は、塗膜の表面をマイクロスコープ等で拡大観察することによって行うことができる。可とう性を有しない塗膜では、微少なクラックが表面に存在する。これは、塗膜形成時の応力を緩和することができないためと考えられる。   The coating film of the present invention is excellent in decomposition resistance and flexibility. Furthermore, for example, it is possible to increase the film thickness to 1 μm or more, and further to 5 μm or more. The mechanism by which such effects are achieved is not clear, but is presumed as follows. That is, the photocatalyst-containing coating composition of the present invention contains an alkoxy group-free polyhydroxysiloxane as an inorganic material. Since the polyhydroxysiloxane is excellent in compatibility with the aqueous organic binder, the coating film formed from the photocatalyst-containing coating composition of the present invention has a highly advanced inorganic matrix having excellent decomposition resistance and an organic matrix having excellent flexibility. It has a complicated structure. As a result, it is considered that a coating film having both decomposition resistance and flexibility can be formed. Furthermore, since the organic matrix contributes to the thickening of the film, it is considered that the thickening of the coating film is also possible. In addition, it can be judged by magnifying and observing the surface of a coating film with a microscope etc. whether it is excellent in flexibility. In a coating film having no flexibility, minute cracks exist on the surface. This is considered because the stress at the time of coating film formation cannot be relieved.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および%は質量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by these Examples. Unless otherwise specified, parts and% in the examples are based on mass.

実施例で行った各測定の測定条件を以下に示す。
〔アルコキシ基の有無の確認〕
IR分析:アルコキシ基のC−H伸縮に基づくピーク(Si−O−CH結合の場合は2846〜2849cm−1付近)を観察した。
上記アルコキシ基に基づくピークまたはシグナルが認められない場合は「無」と評価し、認められる場合は「有」と評価した。
The measurement conditions for each measurement performed in the examples are shown below.
[Confirmation of presence or absence of alkoxy group]
IR analysis: A peak based on C—H stretching of the alkoxy group (in the case of Si—O—CH 3 bond, around 2846 to 2849 cm −1 ) was observed.
When the peak or signal based on the alkoxy group was not observed, it was evaluated as “No”, and when it was observed, it was evaluated as “Yes”.

〔ポリヒドロキシシロキサン濃度〕
用いたアルコキシシランのGPCで求めた平均縮合度を用いて、加水分解率100%、縮合反応率0%として、仕込み量から計算にて求めた、アルコキシシラン中のポリヒドロキシシロキサンの有効成分の濃度(質量%)をいう。
[Polyhydroxysiloxane concentration]
Using the average degree of condensation determined by GPC of the alkoxysilane used, the concentration of the active ingredient of polyhydroxysiloxane in the alkoxysilane, calculated from the amount charged, with a hydrolysis rate of 100% and a condensation reaction rate of 0% (Mass%).

〔固形分濃度(NV)〕
試料(約1g)の質量を測定後、該試料を140℃オーブンにて10分間乾燥させた。次いで、乾燥後の試料の質量を測定した。乾燥後の試料の質量を乾燥前の試料の質量で除して100を乗じた値を固形分濃度(%)とした。
[Solid content concentration (NV)]
After measuring the mass of the sample (about 1 g), the sample was dried in an oven at 140 ° C. for 10 minutes. Next, the mass of the dried sample was measured. The value obtained by dividing the weight of the sample after drying by the weight of the sample before drying and multiplying by 100 was taken as the solid content concentration (%).

[可とう性]
塗膜の表面をマイクロスコープで目視観察し、クラックが観察されなかったものを合格(○)、クラックが観察されたものを不合格(×)とした。
[Flexibility]
The surface of the coating film was visually observed with a microscope, and a case where no crack was observed was accepted (◯), and a case where a crack was observed was regarded as unacceptable (x).

[水接触角]
可とう性評価で用いた塗膜にブラックライト(F15BB、東芝ライテック社製)にて紫外線強度2mW/cmの光を3時間照射した後、水接触角を協和界面科学社製接触角計CA−A型で測定した。
[Water contact angle]
After irradiating the coating film used in the flexibility evaluation with a black light (F15BB, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp.) for 3 hours with light having an ultraviolet intensity of 2 mW / cm 2 , the water contact angle was measured using a contact angle meter CA manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. -Measured with type A.

[塗膜構造の観察]
実施例または比較例で得られた塗膜を小さく切り出し、エポキシ樹脂にて包埋、ウルトラミクロトームにて断面方向に切り出し、厚さ80nmの超薄切片を作成して観察試料とした。この試料を日本電子社製の透過型電子顕微鏡「JEM−2000FXII」を用いて、加速電圧100kVにて塗膜構造を観察し、黒っぽい全体(海)の中に白っぽいドメイン(島)が存在するミクロ層分離構造が観察された場合を海−島構造があるとし、観察できなかった場合を海−島構造がないとして評価した。
[Observation of coating film structure]
The coating film obtained in Example or Comparative Example was cut out small, embedded with an epoxy resin, cut out in the cross-sectional direction with an ultramicrotome, and an ultra-thin section having a thickness of 80 nm was prepared as an observation sample. Using this sample, the transmission electron microscope “JEM-2000FXII” manufactured by JEOL Ltd. was used to observe the coating film structure at an accelerating voltage of 100 kV, and a microscopic structure in which a whitish domain (island) was present in the entire dark sea (the sea). When the layer separation structure was observed, it was assumed that there was a sea-island structure, and when it was not observed, it was evaluated that there was no sea-island structure.

[分解耐性]
実施例または比較例で得られた塗膜について、JIS K5600−7−7サイクルAの条件に準じ、放射強度180W/mでスーパーキセノン促進耐候性試験を5000時間実施した。試験の前後における塗膜外観の変化を以下の基準で判断した。
○:変化なし、△:若干の変化あり、×:白化などの著しい変化
[Degradation resistance]
About the coating film obtained by the Example or the comparative example, according to the conditions of JISK5600-7-7 cycle A, the super xenon acceleration | stimulation weather resistance test was implemented for 5000 hours with the radiation intensity of 180 W / m < 2 >. Changes in the appearance of the coating film before and after the test were judged according to the following criteria.
○: No change, △: Slight change, ×: Significant change such as whitening

[製造例1]
1Lコルベンにメチルシリケート51(MKCメチルシリケート51、三菱化学社製;固形分100%、分子量576、O−CHユニットの含有率64.6質量%)141部、アルミキレートD(アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、固形分76%)、川研ファインケミカル社製)6部、エキネンF6(日本アルコール販売社製)341部を仕込み、攪拌しながら40℃に加温した。イオン交換水512部を2時間で滴下した。さらに40℃で2時間加温攪拌したのち、冷却し、ポリヒドロキシシロキサンの酸性溶液a−1を得た。得られた溶液のpHは3.4であった。さらに、得られた溶液におけるポリヒドロキシシロキサン含有率、ポリヒドロキシシロキサン中のSiO換算濃度および全固形分濃度を表1に示す。得られたポリヒドロキシシロキサンの溶液をIR分析したところ、アルコキシ基に基づくピークは観察されなかった。なお、本明細書中においてポリヒドロキシシロキサン中のSiO換算濃度とは、ポリヒドロキシシロキサンをSiO(分子量=60)に換算したときの濃度(質量%)をいう。
[Production Example 1]
In 1 L Kolben, 141 parts of methyl silicate 51 (MKC methyl silicate 51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; solid content 100%, molecular weight 576, content of O-CH 3 unit 64.6% by mass), aluminum chelate D (aluminum monoacetylacetate) Nate bis (ethyl acetoacetate), solid content 76%), 6 parts by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) and 341 parts Echinen F6 (manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.) were charged and heated to 40 ° C. with stirring. Ion exchange water 512 parts was dropped in 2 hours. The mixture was further heated and stirred at 40 ° C. for 2 hours and then cooled to obtain an acidic solution a-1 of polyhydroxysiloxane. The pH of the obtained solution was 3.4. Furthermore, Table 1 shows the polyhydroxysiloxane content, the SiO 2 equivalent concentration and the total solid content concentration in the polyhydroxysiloxane in the obtained solution. When the obtained polyhydroxysiloxane solution was subjected to IR analysis, no peak based on alkoxy groups was observed. Note that the terms of SiO 2 concentration in the polyhydroxy polysiloxane herein, refers to the concentration when converted polyhydroxy siloxane SiO 2 (molecular weight = 60) (mass%).

[製造例2]
1Lコルベンに25%アンモニア水9.6部を仕込み、イオン交換水838.4部を加えて希釈した。25℃の水で水冷し、攪拌しながら、テトラメトキシシラン(固形分100%、分子量152、O−CHユニットの含有率81.6質量%)152部を2分30秒で滴下した。液温は38℃まで上昇した。滴下後、冷却しながら1時間攪拌したあと、ろ紙でろ過してポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液a−2を得た。得られた溶液のpHは9.4であった。さらに、得られた溶液におけるポリヒドロキシシロキサン含有率、ポリヒドロキシシロキサンのSiO換算濃度および全固形分濃度を表1に示す。得られたポリヒドロキシシロキサンの溶液をIR分析したところ、アルコキシ基に基づくピークは観察されなかった。
[Production Example 2]
To 1 L Kolben, 9.6 parts of 25% aqueous ammonia was added, and diluted by adding 838.4 parts of ion-exchanged water. While cooling with water at 25 ° C. and stirring, 152 parts of tetramethoxysilane (solid content: 100%, molecular weight: 152, O—CH 3 unit content: 81.6% by mass) was added dropwise over 2 minutes and 30 seconds. The liquid temperature rose to 38 ° C. After dropping, the mixture was stirred for 1 hour while cooling, and then filtered with a filter paper to obtain a basic solution a-2 of polyhydroxysiloxane. The pH of the obtained solution was 9.4. Furthermore, Table 1 shows the polyhydroxysiloxane content, the concentration of polyhydroxysiloxane in terms of SiO 2 and the total solid content in the obtained solution. When the obtained polyhydroxysiloxane solution was subjected to IR analysis, no peak based on alkoxy groups was observed.

[製造例3]
100mLコルベンにイオン交換水75.1部、25%アンモニア水1.2部を仕込み、攪拌した。得られた溶液にテトラメトキシシラン13.7部を約3分で滴下した。1時間攪拌したあと、ビニルトリメトキシシラン(固形分100%、分子量148、O−CHユニットの含有率62.8質量%)0.67部とメタノール0.67部の混合溶液を滴下した。滴下後、さらに1.5時間攪拌し、得られた溶液をろ紙(アドバンテック東洋社製 No.2定性ろ紙)でろ過して無色透明なポリヒドロキシシロキサンの塩基性溶液a−3を得た。さらに、得られた溶液におけるポリヒドロキシシロキサン含有率、ポリヒドロキシシロキサンのSiO換算濃度および全固形分濃度を表1に示す。得られたポリヒドロキシシロキサンの溶液をIR分析したところ、アルコキシ基に基づくピークは観察されなかった。
[Production Example 3]
In 100 mL Kolben, 75.1 parts of ion-exchanged water and 1.2 parts of 25% aqueous ammonia were charged and stirred. To the obtained solution, 13.7 parts of tetramethoxysilane was added dropwise in about 3 minutes. After stirring for 1 hour, a mixed solution of 0.67 part of vinyltrimethoxysilane (solid content 100%, molecular weight 148, O-CH 3 unit content 62.8% by mass) and 0.67 part of methanol was added dropwise. After dropping, the mixture was further stirred for 1.5 hours, and the resulting solution was filtered with a filter paper (No. 2 qualitative filter paper manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.) to obtain a colorless transparent polyhydroxysiloxane basic solution a-3. Furthermore, Table 1 shows the polyhydroxysiloxane content, the concentration of polyhydroxysiloxane in terms of SiO 2 and the total solid content in the obtained solution. When the obtained polyhydroxysiloxane solution was subjected to IR analysis, no peak based on alkoxy groups was observed.

[製造例4]
1Lコルベンにメチルシリケート51(MKCメチルシリケート51、三菱化学社製)141部、アルミキレートD(アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート))、川研ファインケミカル社製)6部、エキネンF6(日本アルコール販売社製)831.8部を仕込み、攪拌しながら40℃に加温した。イオン交換水21.2部を10分で滴下した。さらに40℃で2時間加温攪拌したのち、冷却し、ポリヒドロキシシロキサンの溶液a−4を得た。さらに、得られた溶液におけるポリヒドロキシシロキサン含有率、ポリヒドロキシシロキサンのSiO換算濃度および全固形分濃度を表1に示す。得られたポリヒドロキシシロキサンの溶液をIR分析したところ、アルコキシ基に基づくピークが観察された。
[Production Example 4]
141 liters of methyl silicate 51 (MKC methyl silicate 51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 6 parts of aluminum chelate D (aluminum monoacetylacetonate bis (ethyl acetoacetate), Kawaken Fine Chemicals) 6 parts, 1 Equinene F6 (Japan) 831.8 parts) (alcohol sales company) was charged and heated to 40 ° C. with stirring. 21.2 parts of ion-exchanged water was added dropwise over 10 minutes. The mixture was further heated and stirred at 40 ° C. for 2 hours and then cooled to obtain a polyhydroxysiloxane solution a-4. Furthermore, Table 1 shows the polyhydroxysiloxane content, the concentration of polyhydroxysiloxane in terms of SiO 2 and the total solid content in the obtained solution. When the obtained polyhydroxysiloxane solution was subjected to IR analysis, peaks based on alkoxy groups were observed.

Figure 0005179986
Figure 0005179986

[水性有機バインダー]
水性有機バインダーとして、以下のものを用いた。
b−1:ポリウレタンディスパーション(三井化学社製W−635、固形分濃度36%)
b−2:アンモニア中和アクリルエマルション(固形分濃度50%、粒子径180nm、pH:9)
b−3:水溶性ウレタン樹脂(ADEKA社製UN−420、固形分濃度30%、pH:7)
[Water-based organic binder]
The following were used as the aqueous organic binder.
b-1: Polyurethane dispersion (W-635 manufactured by Mitsui Chemicals, solid content concentration: 36%)
b-2: Ammonia neutralized acrylic emulsion (solid content concentration 50%, particle size 180 nm, pH: 9)
b-3: Water-soluble urethane resin (UNE-420 manufactured by ADEKA, solid content concentration 30%, pH: 7)

[光触媒]
光触媒として、以下のものを用いた。
c−1:酸化チタンゾル(多木化学社製、タイノックAM−10、TiO濃度15%、結晶子サイズ10nm、pH:4)
c−2:酸化チタンゾル(多木化学社製、タイノックA−6、TiO濃度6%、結晶子サイズ10nm、pH:10)
c−3:SiOで表面処理された酸化チタンゾル(石原産業社製、MPT−422、ゾル濃度20%、結晶子サイズ30nm、pH:7.5)
[photocatalyst]
The following were used as photocatalysts.
c-1: Titanium oxide sol (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., Tynock AM-10, TiO 2 concentration 15%, crystallite size 10 nm, pH: 4)
c-2: Titanium oxide sol (manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., Tynock A-6, TiO 2 concentration 6%, crystallite size 10 nm, pH: 10)
c-3: Titanium oxide sol surface-treated with SiO 2 (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., MPT-422, sol concentration 20%, crystallite size 30 nm, pH: 7.5)

[実施例1〜7]
表2に示すポリヒドロキシシロキサンの溶液、水性有機バインダーおよび光触媒を、表2に示す配合割合で混合し、塗料組成物を調製した。得られた塗料を固形分濃度が2%となるように水で希釈した。一方、アルミ板に日本ペイント製オーデパワー600クリヤー塗料を、6ミルのドクターブレードにて塗装し、100℃で10分乾燥させた。この板に、上記希釈塗料を、スプレーにて、乾燥膜厚が2μmになるよう塗装し、常温にて24時間乾燥させて塗膜を得た。得られた塗膜の表面を目視して可とう性を評価した後、水接触角を測定し、さらに、海−島構造の有無を観察した。また、塗膜の分解耐性を評価した。結果を表2に示す。なお、表2中のa成分〜c成分の配合割合の単位は質量部である。
[Examples 1-7]
A polyhydroxysiloxane solution, an aqueous organic binder, and a photocatalyst shown in Table 2 were mixed at a blending ratio shown in Table 2 to prepare a coating composition. The obtained paint was diluted with water so that the solid content concentration was 2%. On the other hand, Aude Power 600 clear paint made by Nippon Paint was applied to an aluminum plate with a 6 mil doctor blade and dried at 100 ° C. for 10 minutes. The diluted paint was applied to this plate by spraying so that the dry film thickness was 2 μm, and dried at room temperature for 24 hours to obtain a coating film. After visually evaluating the surface of the obtained coating film and evaluating the flexibility, the water contact angle was measured, and the presence or absence of a sea-island structure was further observed. Moreover, the decomposition resistance of the coating film was evaluated. The results are shown in Table 2. In addition, the unit of the mixture ratio of a component-c component in Table 2 is a mass part.

Figure 0005179986
Figure 0005179986

[比較例1〜3]
表3に示すポリヒドロキシシロキサンの溶液、水性有機バインダーおよび光触媒を、表3に示す配合割合で混合し、塗料組成物を調製した。以下の手順は実施例と同様にして塗膜を形成し、得られた塗膜の表面を目視して可とう性を評価した後、水接触角を測定し、さらに、海−島構造の有無を観察した。結果を表3に示す。なお、表3中のa成分〜c成分の配合割合の単位は質量部である。
[Comparative Examples 1-3]
A polyhydroxysiloxane solution, an aqueous organic binder, and a photocatalyst shown in Table 3 were mixed at a blending ratio shown in Table 3 to prepare a coating composition. The following procedures are the same as in the examples to form a coating film. After visualizing the surface of the obtained coating film and evaluating the flexibility, the water contact angle is measured, and the presence or absence of a sea-island structure. Was observed. The results are shown in Table 3. In addition, the unit of the mixture ratio of a component-c component in Table 3 is a mass part.

Figure 0005179986
Figure 0005179986

[評価]
表2および表3から明らかなように、本発明の実施例の塗料組成物から得られた塗膜は、非常に優れた親水性と非常に優れた外観とを同時に満足する。言い換えれば、本発明の塗料組成物から得られる塗膜は、優れた分解耐性を有し、かつ、可とう性に優れる。一方、ポリヒドロキシシロキサンの含有量が少ない比較例1の塗料組成物は、ブラックライト照射後には接触角測定用の塗膜が白化してしまい、水接触角を測定できなかった。水性有機バインダーを含有しない比較例2の塗料組成物は、アルミ板に塗装した塗膜にクラックが発生した。アルコキシ基を有するポリヒドロキシシロキサンを用いた比較例3の塗料組成物は、ブラックライト照射後には接触角測定用の塗膜にクラックが発生してしまい、水接触角を測定できなかった。光触媒の含有量が少ない実施例7の塗料組成物は、実施例1〜6に比べて水接触角が大きく親水性が不十分であった。また、水性有機バインダーとして、エマルション樹脂を用いた実施例3および4は、ディスパージョンまたは水溶性の樹脂を用いた実施例1、2、5および6に比べて、塗膜の分解耐性に優れていた。これは塗膜構造が、ポリヒドロキシシロキサンから形成された無機マトリックス中に有機バインダーから形成された部分が分散した、いわゆる海−島構造となっているためであると考えられる。
[Evaluation]
As is apparent from Tables 2 and 3, the coating films obtained from the coating compositions of the examples of the present invention simultaneously satisfy very good hydrophilicity and very good appearance. In other words, the coating film obtained from the coating composition of the present invention has excellent decomposition resistance and excellent flexibility. On the other hand, in the coating composition of Comparative Example 1 having a low polyhydroxysiloxane content, the contact angle measurement coating film was whitened after irradiation with black light, and the water contact angle could not be measured. In the coating composition of Comparative Example 2 that did not contain an aqueous organic binder, cracks occurred in the coating film applied to the aluminum plate. In the coating composition of Comparative Example 3 using polyhydroxysiloxane having an alkoxy group, cracks occurred in the coating film for contact angle measurement after the black light irradiation, and the water contact angle could not be measured. The coating composition of Example 7 having a low photocatalyst content had a large water contact angle and insufficient hydrophilicity compared to Examples 1-6. In addition, Examples 3 and 4 using an emulsion resin as an aqueous organic binder are superior in decomposition resistance of the coating film compared to Examples 1, 2, 5 and 6 using a dispersion or a water-soluble resin. It was. This is considered to be because the coating film structure has a so-called sea-island structure in which a portion formed from an organic binder is dispersed in an inorganic matrix formed from polyhydroxysiloxane.

本発明の光触媒含有塗料組成物は、塗料の分野等で好適に用いられ得る。   The photocatalyst-containing coating composition of the present invention can be suitably used in the field of coatings and the like.

Claims (4)

(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液と、
(B)水性有機バインダーと、
(C)光触媒とを含み、
(A)アルコキシ基を実質的に有さないポリヒドロキシシロキサン溶液および(B)水性有機バインダーの合計固形分中におけるポリヒドロキシシロキサン濃度が、50〜95質量%である、
光触媒含有塗料組成物。
(A) a polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups;
(B) an aqueous organic binder;
(C) a photocatalyst,
(A) The polyhydroxysiloxane concentration in the total solid content of the polyhydroxysiloxane solution substantially free of alkoxy groups and (B) the aqueous organic binder is 50 to 95% by mass,
A photocatalyst-containing coating composition.
前記(B)水性有機バインダーが、エマルション樹脂である、請求項1に記載の光触媒含有塗料組成物。   The photocatalyst-containing coating composition according to claim 1, wherein the (B) aqueous organic binder is an emulsion resin. 前記(C)光触媒の含有量が、光触媒含有塗料組成物の全固形分100質量部に対して、20〜90質量部である、請求項1または2に記載の光触媒含有塗料組成物。   The photocatalyst-containing coating composition according to claim 1 or 2, wherein the content of the (C) photocatalyst is 20 to 90 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the photocatalyst-containing coating composition. 請求項1〜3のいずれかに記載の光触媒含有塗料組成物から形成される、塗膜。   The coating film formed from the photocatalyst containing coating composition in any one of Claims 1-3.
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