JPH01170668A - 被覆用塗料組成物の製造方法 - Google Patents
被覆用塗料組成物の製造方法Info
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Landscapes
- Silicon Polymers (AREA)
- Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
を形成し得、かつ長期保存安定性に優れた被覆用塗料組
成物の製造方法に関する。
系のポリマー組成物で被覆して平滑性を与え、あるいは
、耐擦傷性、耐薬品性、耐食性。
的重合度の低い初期重合物)を溶剤に溶解させたシリコ
ーンフェスが汎用されている。
三官能成分(R+5iOsz□)と三官能成分(RzS
iOt7□)とを含む。このオルガノポリシロキサンを
含むフェスを2例えば金属表面などに塗布し、溶剤を除
去後、加熱すると、該オルガノポリシロキサンがさらに
重合し、シリコーンフェス全体が硬化する。このとき、
上記三官能成分の部分においては、ポリマー主鎖からの
枝分れやポリマー鎖間の架橋が起こり、硬化がより促進
される。シリコーンフェスを用いると、他の樹脂に比べ
て加熱による減量が少ない;および、得られる被覆膜の
変色が少ないという利点がある。しかし、シリコーンワ
ニスを硬化させるには9通常200°Cで60分以上と
いう長時間の加熱(焼付け)が必要である。これは、オ
ルガノポリシロキサンの二宮能成分の含有量が高いため
であると考えられる。
アルキド系、エポキシ系、アクリル系。
系などの熱硬化性樹脂を加えた変性シリコーンワニスが
使用されている。熱硬化性樹脂を加えることにより、ゾ
ル状の被覆用塗料は短時間で硬化して乾燥状態となる。
系樹脂の占める割合が低いため、耐熱性が低下する。さ
らに、変性シリコーンワニスが硬化しても該ワニス中の
オルガノポリシロキサンは未硬化状態のまま樹脂マトリ
ックス中に分散して存在する。この未硬化樹脂は経時的
にもしくは再度の加熱により硬化する。
変化後の塗膜物性とが大きく異なる。従って1例えば1
部分的に温度の異なる装置やプラントに使用された場合
には、塗膜の密着性が低下して剥離したり錆が発生する
おそれがある。
は、その主成分であるオルガノポリシロキサンがその分
子骨格に多くの有機基を有するため、硬化時もしくは硬
化後に300°C以上の温度にさらされると分解が起こ
り、塗膜のひずみやクラックを生じる。分解によるガス
の発生も起こる。
る場合にはこのような欠点が助長される。
シロキサンを用いた被覆用の塗料組成物が提案されてい
る。例えば、特開昭53−88099号公報には、メチ
ルトリクロロシランをアミンの存在下、ケトン−エーテ
ル系溶媒中で加水分解・重合させて得られるメチルポリ
シルセスキオキサン(シルセスキオキサンとは、珪素原
子に対する酸素原子数の比が1.5であるシロキサンを
指していう)が開示されている。このメチルポリセスキ
オキサンは分子量が約9000〜100.000であり
、有機溶媒に可溶である。このメチルポリシルセスキオ
キサンを含む塗料を用いて被覆膜を形成すると、酸膜は
400°C以上の耐熱性を有する。しかし、硬化のため
に200°Cで2時間以上という長時間を必要とするた
め実用的でない。さらに、硬化時の脱水反応により体積
の収縮が起こるため、膜を厚くするとひび割れを生じる
という欠点がある。
シランを水性コロイダルシリカに加え、有機酸でpH調
整して得られる反応縮合物、および顔料(体質顔料)を
含む塗料組成物が開示されている。
解・部分縮合が進行し、同時にコロイダルシリカのシリ
カ粒子表面の活性シラノールも縮合反応に関与する。こ
のように、シリカ粒子表面の活性シラノールが反応に関
与して高分子量化するため、シリカ粒子の凝集・ゲル化
が起こりやすい。
がある。しかも、得られた塗料は安定性に乏しいため、
調製後24時間以内に使用しなければならない。さらに
、被覆膜を形成するときの造膜成分であるメチルトリメ
トキシシラン縮合物の縮合度が低いため、3μm以上の
膜厚とするとクラックが生じるというて欠点がある。被
覆膜表面の平滑性も劣り、光沢も悪い。
シリケートとオルガノシリカゾルの混合物に酸の水溶液
を加えて得られる反応混合物でなる塗料組成物が開示さ
れている。この塗料はセラミック基板の表面を被覆して
平滑性を与えるために使用される。この組成物の調製時
には、添加する水の量および添加速度を制御することが
可能であり、そのことにより得られるポリマーの分子量
などを制御し得るという利点がある。さらに、四官能性
であるテトラアルキルシリケートを使用するため。
優れる。しかし、上記テトラアルキルシリケートと水と
の反応によって生じたシラノール基に、オルガノシリカ
ゾルのシリカ粒子が反応し。
上記メチルトリメトキシシランおよび水性コロイダルシ
リカ使用する特公昭53−5042号公報の場合と同様
である。さらに、この組成物を調製するときには、添加
する水の量を調整してテトラアルキルシリケートの加水
分解を制御し、アルコキシ基を残して、得られる反応混
合物の安定化をはかっている。このように、ポリマー中
にアルコキシ基が残留するため、この塗料を使用して被
覆膜を形成するためには塗膜の硬化時にアルコキシ基を
脱離させる必要がある。そのため、硬化時に500°C
以上という高温を使用して焼成するという後工程を必要
とする。
の表面を被覆するためのシリコーン系被覆用塗料組成物
であって9次の性質を有する塗料組成物を製造する方法
を提供することにある:■保存安定性に優れ、長時間に
わたりゲル化せずに保存し得る塗料組成物; ■被覆膜を調製するときに高温で長時間の硬化処理を必
要とせず、比較的厚い膜厚の被覆膜を形成するときもク
ランクなどを生じない塗料組成物;および ■耐熱性、耐食性、耐擦傷性、耐水性などに優れた被覆
膜を形成しうる塗料組成物。
覆用塗料組成物の製造方法は1式R51(OR”)3
(ここでRは炭素数1〜8の炭化水素基、そしてR゛は
炭素数1〜4の炭化水素基である)で示される有機珪素
化合物を、該有機珪素化合物1モルあたり1.5〜約1
0モルの水を用いて酸触媒の存在下で加水分解し2分子
量が約1000〜約10000の縮合物を含む反応混合
物を得る工程、および該反応混合物にオルガノシリカゾ
ルを加えて反応させる工程を包含し、そのことにより上
記目的が達成される。
に1式R31(OR’)3で示される化合物でありRは
炭素数1〜8の炭化水素基、そしてR”は炭素数1〜4
の炭化水素基である。RおよびR″の炭素数が大きすぎ
ると、後述の酸触媒による加水分解速度が極めて遅くな
り、場合によってはほとんど加水分解が進行しなくなる
。
シクロブチル、シクロペンチルなどのシクロアルキル基
;などが挙げられる。R′としてはメチル、エチル、プ
ロピル、ブチル基などが挙げられる。このような有機珪
素化合物としては9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、メチルトリプロポキシシ
ラン、メチルトリブトキシシラン、フェニルトリメトキ
シシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ
プロポキシシラン、フェニルトリブトキシシランなどが
挙げられる。
る水の量は、該有機珪素化合物1モルに対して1.5〜
約10モル、好ましくは1.5〜5モルの量である。こ
の量には、後述の酸として酸水溶液を使用するような場
合には、その量が包含される。有機珪素化合物の加水分
解に要する水の量は。
る。この水の量が過少であると、加水分解および縮合が
充分に進行しない。そのため、得られた塗料を用いて塗
膜を形成する時に、膜形成力に乏しく、塗膜の硬度、耐
熱性および耐水性に劣る。
媒の種類1反応部度1反応時間などによって異なるが1
通常、約10モルである。水の量が過剰であると9反応
完了後にたとえ充分な量の有機溶媒を添加して反応混合
物の希釈を行ったとしても、ゲルが形成されやすく、保
存安定性も極度に悪(なる。
にシリカ粒子がコロイド状に分散された液状体である。
イソプロパツール、ブタノールなどのアルコール類;ア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン
などのケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル
などのエステル類;ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭
化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族
炭化水素類;ジイソプロピルエーテル、グリコールエー
テルなどのエーテル類;これらの混合物;などが挙げら
れる。オルガノシリカゾルのシリカ粒子の粒子径は5〜
200mμである。粒子径が5mμを下まわると、得ら
れた塗料を用いて硬化膜を形成するときにクランクを生
じやすい。逆に、 200mμを越えると、成膜性が悪
く、得られる被 覆膜の硬度および平滑性に劣る。これ
らのオルガノシリカゾルは1通常、シリカ粒子を(Si
O□として)5〜50重量%の割合で含有する。オルガ
ノシリカゾルは、既知の方法により調製される。
な水性コロイダルシリカに有機溶媒を添加しながら、水
を有機溶媒で蒸留置換する方法などが挙げられる。
)3がR51037□に変化したと仮定し、これを10
0重量部として10〜200重景部(S重量gとして)
の割合で使用される。10重量部を下まわると、得られ
た塗料を用いて被覆膜を形成するときに、酸膜が厚い場
合には硬化時にクランクを生じる。逆に、200重量部
を越えると、被覆すべき基板に対する硬化膜の密着性が
悪く、かつ、酸膜の硬度および平滑性に劣り、光沢も悪
い。
を有し、この酸の種類や量を適宜設定することにより重
合反応が制御される。酸としては。
の有機酸のいずれもが使用され得る。鉱酸を使用する場
合には、有機珪素化合物100重量部に対して5X10
−’〜lXl0−2重量部、好ましく置部lXl0−’
〜5X10−’重量部の割合で使用するのが適当である
。lXl0−”重量部を越えると縮合速度が大きくなり
2反応の制御が困難になる。得られた塗料の保存時にお
いてもゲルを形成しやすくなる。有機酸を使用する場合
には有機珪素化合物100重量部に対して0.07〜4
重量部、好ましくは0.2〜2重量部の割合で使用され
る。使用する有機珪素化合物に不純物として酸が含有さ
れるか、あるいは分解されて酸を生じるような化合物が
含有される場合には、それらを考慮して使用する酸の種
類および量を決定する必要がある。酸として有機酸を使
用すると、より委定性の高い被覆用塗料が得られる。
それぞれ2種以上が混合して用いられ得る。
に応じて水溶性有機溶媒を添加する。水溶性有機溶媒と
しては、アルコール系溶媒、セロソルブ系溶媒、セロソ
ルブアセテート系溶媒、グライム系溶媒などが挙げられ
る。これに、上記所定の量の水および酸を加え、約20
゛C以上、還流温度までの温度条件下で約30分〜約2
0時間加熱し加水分解を行う。
で示される。この式から加水分解に必要な水の理論量は
有機珪素化合物の1.5モル倍であることがわかる。
(OH) 3 + 3R’ 0tlnR3i(OH)3
モソ(R3IJ、s)、、+ 1.5nH,0この式を
まとめると次式が得られる。
R5iO+ 、 s) 、l+ 3nR’ OHこのよ
うな加水分解により得られる加水分解・縮合生成物の分
子量は、約1000〜約10,000.好ましくは約1
、000〜約5.000とされる。分子量が約100
0を下まわると、得られる塗料のシラノール含有率が高
い。そのためこの塗料を用いて厚い塗膜を形成するとク
ランクが生じやすい。さらに、シラノールの活性が高い
ため、後述のオルガノシリカゾルとの反応において重合
反応が過度に進み、ゲル化しやすい。逆に分子量が約1
0,000を越えるとシラノール含有量が低いため、塗
膜形成時に長時間を要し、実用的ではない。
シリカゾルを加え、還流温度以下の温度。
時間は9反応部度;上記縮合反応に使用された有機珪素
化合物や酸の種類、縮合の程度などにより異なるが9通
常、約30分〜約10日間である。このときの反応が不
充分であると(典型的には、単にオルガノシリカゾルを
添加したのみでは)、得られた塗料を塗布し焼成硬化す
るときに、有機珪素化合物由来の縮合物とオルガノシリ
カゾルが独立して硬化するので、塗膜の白化およびクラ
ックの発生が起こる。逆に9反応が過度に進行するとゲ
ル化が起こる0反応中にゲル化が起こらなくても、保存
中にゲル化を起こすことが多い。
が、シラン縮合物のシラノール基がオルガノシリカゾル
のシリカ粒子表面のシラノール基と反応して、新たなシ
ロキサン結合を形成する縮合反応が起こる反応が進行す
るものと考えられる。
り、硬化時のシラン縮合物の収縮が抑制される。その結
果、熱硬化により硬度、耐熱性、耐薬品性などに優れた
塗膜が得られる。
めに、適宜希釈もしくは濃縮されて保存し、あるいは使
用される。この塗料は、その調製時に使用する水の量を
調整し、かつ有機珪素化合物から特定の分子量の中間縮
合物を調製する所定の工程を経て得られる。そのため、
塗料中のポリマーの架橋密度が適当に調整されている。
。
も充分な性能を有するため、そのまま塗装対象面に塗布
して硬化させた場合においても5〜20μmという比較
的厚い被覆層が形成される。塗料の硬化は約120〜2
00°Cで10〜60分という比較的温和な条件下でな
され得、しかも硬化時にクラックや剥離が生じることな
く、比較的厚い被覆膜を形成することが可能である。塗
料から得られる塗膜は透明であり、従来の塗料のように
シリカ粒子のゲル化により塗膜が白色化することがない
。
る。顔料を大量に添加して30μm以上の厚みの被覆膜
をクラックや剥離を起こすことなく形成することも可能
である。
5i−0−Si−結合であるため、耐熱性、耐食性、耐
薬品性および耐候性に優れる。例えば、 1000°C
程度までは安定であり、変色および物理的特性の変化が
起こらない性質を利用して、耐熱性を必要とする部位の
被覆(例えば、ストーブに使用する金属板表面の被覆、
車のライトの反射板のための被覆)用に好適に用いられ
る。さらに、電子部品として利用される鉄または希土類
磁石成形体(ボンド磁石、焼結磁石など)の耐食性を目
的とした被覆;プラント配管の耐薬品性を目的とした被
覆などの用途にも好適に用いられる。
酸1gを加え、撹拌しながら加熱して80°Cとした。
間をかけて分子量が約2000になるまで反応させた。
による標準スチレン換算法により行った。以下の実施例
2および3についても同様である。次いでこの反応混合
物に+ 5i(h1度30重量%で粒子径10〜20m
μのメタノールシリカゾル220gを添加し、50°C
で10時間反応させた。
ンチポイズであった。これを30°Cで2ケ月間貯蔵し
たところ、その粘度は6.5センチポイズであり、すぐ
れた貯蔵安定性を示した。
10μmとなるように塗装し、温度150°Cで30分
かけて硬化させた。形成された塗膜にはクラッタなどの
異常は全く認められなかった。これを400°Cで16
時間加熱した後、耐ツルトスプレー試験(JIS Z
2371)を行ったところ、10日後も点すビは全く観
察されなかった。
撹拌しながら加熱して80℃にした。これに塩酸10p
p+mを含む水42gを添加して、還流温度で加熱し、
10時間をかけて分子量が約3000になるまで反応さ
せた。次いでこの反応混合物にSiO□濃度3濃度3亢 シリカゾル220 gを添加し,30°Cで300時間
反応せた。この反応混合物の固形分が約50重量%にな
るまで溶媒を揮発させ2次いでメチルセロソルブを用い
て固形分濃度が40重量%になるまで希釈した。このよ
うにして得られた反応混合物は粘度が11、0センチポ
イズであった。これを30℃で2ケ月間貯蔵したところ
,その粘度は12.5センチポイズであり,優れた貯蔵
安定性を示した。
割合で分散し.みがき軟鋼板に膜厚が30μmになるよ
うに塗装し,温度180″Cで20分かけて硬化させた
。形成された塗膜にはクラッタなどの異常は全く認めら
れず,耐ツルトスプレー試験(JIS Z 2371)
10日後も点サビは全(観察されなかった.400°C
にて16時間加熱した後に耐ツルトスプレー試験を行っ
た場合にも同様の結果が得られた。
え撹拌しながら加熱して80°Cとした。これに水54
gを添加して,還流温度で加熱して分子量が約3000
になるまで反応させた。次いでこの反応混合物に5i0
1濃度30重量%で粒子径20〜30111μのイソプ
ロパツールシリカゾル200gを添加し,還流温度で2
時間反応させた。得られた反応混合物は粘度が7.0セ
ンチボイズであった。これを30°Cで2ケ月間貯蔵し
たところ,その粘度は8.2センチポイズであり,優れ
た貯蔵安定性を示した。
なるように塗装し,温度180°Cで20分かけて硬化
させた。密着性の良い,光沢のある塗膜が得られた。こ
れを400°Cで16時間加熱したときにクラックの発
生は認められず,光沢も変化しなかった。促進耐候試験
(JIS B 7752)を行ったところ。
かった。
I11μの水性コロイダルシリカ(pH : 3. 1
) 300 g 、および酢酸2gを加え.水浴にてメ
チルトリメトキシシラン136gを除々に添加した。こ
れを10°Cにて約1時間撹拌した。このようにして得
られた反応混合物を30°Cで放置したところ3日目に
ゲル化した。
μmとなるように塗装し,温度150°Cで30分かけ
て硬化させたところ.光沢性のない塗膜が形成された。
ところ,塗膜全面にクラックが生じた。
□濃度3濃度3冗 パツールシリカゲル220g;および酢酸2gを加え,
撹拌しながら加熱して80″Cとした。これに水54g
を添加して,還流温度で2時間反応させた。
置した。これを溶融アルミメツキ鋼板に膜厚が3μmと
なるように塗装し,温度180°Cで,20分間をかけ
て硬化させたところ,塗膜は白化した。
μ鋼以上の場合は,400°C以上に加熱するとすべて
クランクが生じた。
表面に優れた性質の被覆膜を容易に形成し得,かつ保存
安定性に優れたシリコーン系の被覆用塗料組成物を製造
する方法が提供される。末法により得られる被覆用塗料
を用いて得られる被覆膜は.耐熱性,耐水性,耐薬品性
.耐候性などに極めて優れる。特に、高温下に放置され
ても変色および劣化が起こらないという,これまでのシ
リコーン系被覆用塗料にはない優れた性質を有するため
2例えば、高温条件下で用いられる機器の部品を被覆す
るための塗料として有利に使用され得る。小型磁石など
の電子部品やプラント配管材料表面の耐食性、耐水性、
耐薬品性を目的とした被覆のための塗料としても好適で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、式RSi(OR^1)_3(ここでRは炭素数1〜
8の炭化水素基、そしてR^1は炭素数1〜4の炭化水
素基である)で示される有機珪素化合物を、該有機珪素
化合物1モルあたり1.5〜約10モルの水を用いて酸
触媒の存在下で加水分解し、分子量が約1000〜約1
0000の縮合物を含む反応混合物を得る工程、および 該反応混合物にオルガノシリカゾルを加えて反応させる
工程、 を包含する被覆用塗料組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62331028A JPH01170668A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 被覆用塗料組成物の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0515749B2 JPH0515749B2 (ja) | 1993-03-02 |
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