JP5641434B2 - コーティング剤 - Google Patents
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Description
本発明者は、鋭意検討の結果、アミノ基を含むシラン化合物、金属アルコキシド及び/又は金属アルコキシドの縮合物、及びエポキシ樹脂を反応させ、更に有機酸を添加した後に加水分解反応を進行させることにより、その後の熱硬化によって被膜性が良好で硬度の高い塗膜(被膜)を得ることができる、熱硬化性コーティング組成物となることを見出した。このコーティング組成物は、水の添加量が理論必要量よりもかなり多いが、有機酸を使用しているため、保存安定性が高いことも特徴である。
(i)以下の(a)成分、(b)成分、(c)成分及び(d)成分を混合して反応させ;
(ii)得られた反応混合物に、以下の(e)成分を添加して(e)成分を溶解させ;その後
(iii)得られた反応混合物に、以下の(f)成分を添加して加水分解反応を進行させる、
ことを包含する、
コーティング組成物の製造方法:
(a)以下の式で表わされるアミノ基を含むシラン化合物
R4−n−Si−(OR’)n
(式中、Rはアミノ基含有の有機基を表わし、R’はメチル基、エチル基またはプロピル基を表わし、nは1〜3から選択される整数を表わす);
(b)金属アルコキシド及び/又は金属アルコキシドの縮合物;
(c)エポキシ樹脂;
(d)水溶性有機溶剤;
(e)有機酸;
(f)水溶性アルコール混合水、
に関する。
本発明のコーティング組成物の製造方法は、まず、工程(i)において、(a)成分、(b)成分、(c)成分及び(d)成分を混合して反応させる。成分(a)が硬化剤として働き、成分(c)の硬化反応が進むことが考えられる。工程(i)は、反応が安定するまで実施するのが好ましく、例えば、12時間以上実施するのがより好ましい。工程(i)を実施する温度は、例えば、15〜35℃が好ましく、20〜30℃がより好ましい。
次に、工程(ii)において、工程(i)で得られた反応混合物に、(e)成分を添加して(e)成分を溶解させる。工程(ii)は、例えば、20分以上実施するのがより好ましい。工程(ii)を実施する温度は、例えば、15〜35℃が好ましく、20〜30℃がより好ましい。
その後、工程(iii)において、工程(ii)で得られた反応混合物に、(f)成分を添加して加水分解反応を進行させる。成分(a)及び成分(b)の加水分解が進行することが考えられる。工程(iii)は、例えば、24時間以上実施するのがより好ましい。工程(iii)を実施する温度は、例えば、15〜35℃が好ましく、20〜30℃がより好ましい。
工程(i)〜(iii)は、窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気下で実施してもよく、大気中で実施しても良い。
R4−n−Si−(OR’)n
(式中、Rはアミノ基含有の有機基を表わし、R’はメチル基、エチル基またはプロピル基を表わし、nは1〜3から選択される整数を表わす。)
すなわち、(a)成分としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン及びγ−アミノプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
(d)成分である前記水溶性有機溶剤の添加量は、前記(a)成分1gに対し、2〜20gであるのが好ましく、4〜16gであるのが、より好ましい。すなわち、(d)成分の添加量が多すぎる場合には、白濁し易くなる傾向があり、逆に、少なすぎる場合には、有機酸が溶解し難くなる傾向がある。
(f)成分の水溶性アルコール混合水中の水の量は、特に限定されないが、例えば、水溶性アルコールに対し重量で50%以下であるのが好ましい。50%を超える場合には、得られる組成物が白濁してゲル化してしまう傾向が高い。
(f)成分の水溶性アルコール混合水の添加量は、例えば、前記(a)成分1gに対し、5〜50gであるのが好ましく、10〜40gであるのが、より好ましい。すなわち、(f)成分の添加量が多すぎる場合には、塗膜が不均一になる傾向があり、逆に、少なすぎる場合には、ゲル化し易くなる傾向がある。
本発明は、上記の本発明のコーティング組成物を基材に適用し、その後、前記コーティング組成物を熱硬化させて被膜を形成することを包含する、コーティング組成物の使用方法、及び、被膜を表面上に有する基材の製造方法も、提供する。
具体的には、上記の本発明のコーティング組成物をディッピング、スプレー塗布、ロール塗布、刷毛塗り等の方法で基材の表面に塗布し、塗布後常温で指触乾燥し、さらに熱硬化させることにより、塗膜(被膜)を形成することができる。熱硬化させる温度は90〜180℃、好ましくは100〜150℃、更に好ましくは120〜140℃である。
前記基材は、特に限定されないが、例えば、紙、木材、プラスチック、塗膜、石材、セラミック、金属、及び金属合金から成る群から選択される少なくとも1種の基材を挙げることができる。
得られた試料を、ハルセル板にディッピングで塗布し、指触乾燥させ、その後、120℃の条件で30分硬化させ、塗膜(被膜)を形成した。
[比較例1]
[比較例2]
[比較例3]
[比較例4]
デュアルタイプ膜厚計(株式会社ケツト科学研究所製LZ−300J)、及び非磁性金属用プローブ(NFeプローブ)を用い渦電流式で測定した。
JIS K5600−5−6の方法にて評価した。すなわち、JIS K5600−5−6(塗料一般試験法付着性)に基づき、膜を1mm間隔に碁盤目にカットして100マス作製し、その上にセロテープを貼り付けて素早く剥がし、「正常なマス数/100マス」で判定した。
JIS K5600−5−4の方法にて評価した(荷重750±10g)。
JIS K5400 9.1の耐塩水噴霧性に準じ、35℃、5%の塩水噴霧試験を192時間実施した後、白錆等の発生の有無を確認した。評価基準は、以下の通りである。
○:白錆なし
△:白錆あり
×:赤錆あり
Claims (13)
- (i)以下の(a)成分、(b)成分、(c)成分及び(d)成分を混合して反応させ;
(ii)得られた反応混合物に、以下の(e)成分を添加して(e)成分を溶解させ;その後
(iii)得られた反応混合物に、以下の(f)成分を添加して加水分解反応を進行させる、
ことを包含する、
コーティング組成物の製造方法:
(a)以下の式で表わされるアミノ基を含むシラン化合物
R4−n−Si−(OR’)n
(式中、Rはアミノ基含有の有機基を表わし、R’はメチル基、エチル基またはプロピル基を表わし、nは1〜3から選択される整数を表わす);
(b)金属アルコキシド及び/又は金属アルコキシドの縮合物;
(c)エポキシ樹脂、ただし、(c)成分の添加量は、前記(a)成分1gに対し、4〜10gである;
(d)水溶性有機溶剤;
(e)シュウ酸及びマレイン酸から成る群から選択される少なくとも1種の有機酸;
(f)水溶性アルコール混合水。 - 前記(a)成分のシラン化合物が、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン及びγ−アミノプロピルトリメトキシシランから成る群から選択される少なくとも1種のシラン化合物である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記(b)成分中の金属が、Si、Ti及びZrから成る群から選択される少なくとも1つの元素である、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記(c)成分のエポキシ樹脂が、ビスフェノールAまたはビスフェノールFのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、及び、ポリグリコール型エポキシ樹脂から成る群から選択される少なくとも1種のエポキシ樹脂である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記(d)成分の水溶性有機溶剤が、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ノルマルプロパノール、及び3−メトキシ3−メチルブタノールから成る群から選択される少なくとも1種の水溶性有機溶剤である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記(e)成分の有機酸の添加量が、得られるコーティング組成物全体としてpH2〜pH5とする添加量である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記(f)成分の水溶性アルコール混合水中の水溶性アルコールが、メタノール、エタノール、イソプロパノール、及びノルマルプロパノールから成る群から選択される少なくとも1種の水溶性アルコールである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記(f)成分の水溶性アルコール混合水中の水の量は、水溶性アルコールに対し重量で50%以下である、請求項7に記載の製造方法。
- 他の成分(g)として、界面活性剤を添加する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 他の成分(h)として、ホウ酸、腐食防止剤、無機ナノ粒子、顔料及びそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも一つの成分を添加する請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の製造方法により得られたコーティング組成物。
- 請求項11のコーティング組成物を基材に適用し、その後、前記コーティング組成物を熱硬化させて被膜を形成することを包含する、コーティング組成物の使用方法。
- 請求項11のコーティング組成物を基材に適用し、その後、前記コーティング組成物を熱硬化させて被膜を形成することを包含する、被膜を表面上に有する基材の製造方法。
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