JPH03164A - けい素化合物含有被覆組成物の硬化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は被覆用組成物の硬化方法に関し、特にけい素化
合物とコロイダル金属酸化物との混合からなる被覆用組
成物の硬化方法に関する。

【従来の技術】

けい素化合物あるいはけい素化合物とコロイダルシリカ
を中心としｔ；コロイダル金属酸化物との混合物からな
る被覆組成物は酸性下に熱硬化し、耐擦傷性膜を形成す
ることが知られている（特公昭５２−３９６９１号公報
参照）。この組成物は次式で表されるシラノール（１） Ｒ５ｉ　（ＯＨ）ｓ　　　　　　　　　　　　（Ｉ）（
ただし、Ｒは１ないし３個の炭素原子を持つアルキル基
、ビニル基、３．３．３−トリフルオロプロピル基、γ
−グリシドキシプロビル基、γアミノゾロビル基および
７−メタクリルオキンプロビル基からなる群から選択さ
れるいずれか一つ置換基である。） をコロイダル金属酸化物の水性分散液に加えて得られる
けい素化合物含有被覆組成物である。 上記けい素化合物含有被覆組成物はプラスチンク製のシ
ート状物質、木材、金属、ガラス、セラミックおよび織
物などの固体基材の表面に被覆されて、これらの固体基
材表面の耐擦傷性を向上させることができる。しかも、
この被覆組成物は透明な硬化膜を形成するので建築物用
パネル、鏡、窓板、＠鏡など透明性が要求されるプラス
チングやガラス基材のコーティング材料として適してい
る。 上記シラノール（Ｉ）は反応式（１）に示すように対応
するトリアルコキシシラン類を低級脂肪族アルコールと
水とからなる酸性水性分散液に添加することで容易に生
成する。 （Ｈ”、ｌ（！０） Ｒ５ｉ（ＯＲ″）３　　　　　　　Ｒ５１（ＯＨ）ｓ　
　（１）（Ｒは式（１）に定義と同じで、Ｒ“は低級ア
ルキル基である。） 反応式（１）で生成したシラノール（Ｉ）の−部は酸性
水性媒質中で反応式（２）で示す縮合反応により縮合物
（ｆｆ）を生成する。（以下余白）ｎ　ＲＳ　ｉ（ＯＨ
））　　　　　□−−→（Ｉｆ） （Ｒは上記式（１）の定義に同じでｎは約５０〜１００
の整数である。） このようにシラノール（Ｉ）の部分的縮合物（Ｉｆ）を
含む上記被覆組成物を基材に被覆した後、加熱硬化処理
すると耐擦傷性膜が形成される。この膜形成過程で縮合
物（Ｉりは次式シルセスキオキサン（ＩＩＩ）を生成す
る。 ＲＳ　ｉ　Ｏｓ／ｘ　　　　　　　（ＩＩＩ）このシル
セスキオキサン（ＩＩＩ）の生成により耐擦傷性の高い
、傷つきにくい被膜が得られる。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、上記被覆組成物からシルセスキオキサン（Ｉ
ＩＩ）を生成させる反応の加熱温度は基材が熱変形しな
い温度範囲でなければならず、高温に加熱できないため
充分な耐擦傷性（Ｉｌｉ４摩耗性）のある被膜を得るこ
とはできない。もし充分な耐擦傷性を持った被膜を得る
ためには、たとえば８０〜１００℃で２〜６時間のよう
に長時間の加熱が必要である。これはシルセスキオキサ
ンＣｍ）の生成反応が低温では非常に遅い速度でしか進
行しないため、充分な縮合が進まず良好な耐擦傷性が得
られる架橋度に到達しないことｊこよる。 また、大面積の基材部品の場合Ｊこは加熱硬化のための
反応炉として大型炉を用いる必要があるため、不均一な
加熱になりゃすく、また複雑な形状の基材部品は均一に
加熱することがむすがしく、基材部品の各部分での硬化
度が不均一になりゃすい。 そこで、本発明は上記従来技術の欠点を解消し、加熱硬
化温度が低くても良好な耐擦傷性が得られ、しかも硬化
時間を短くでき、さらに大型もしくは複雑な形状の基材
部品であっても基材部品全体に均一な硬化度をもつ被膜
をけい素化合物含有被覆組成物から得ることを目的とし
Ｃいる。

【課題を解決するための手段】

本発明の上記の目的は次の構成により達成される。 すなわち、次式で表されるシラノール（１）Ｒ５ｉ　　
（ＯＨ）ｓ　　　　　　　　　　　（１）（ただし、Ｒ
は１ないし３個の炭素原子を持つアルキル基、ヒニルｉ
、３．３．３−トリフルオロプロビル基、γ−グリンド
キシプロビル基、７−アミツプロビル基Ｂよびγ−メタ
クリルオキシグロビル基からなる群から選択されるいず
れか一つ置換基である。） をコロイダル金属酸化物の水性分散液に加えて得られる
けい素化合物含有被覆組成物を塗布した基材をハロゲン
系有機溶剤の沸騰蒸気中に滞留させるけい素化合物含有
被覆組成物の硬化方法である。 コロイダル金属酸化物としては、コロイド状シリカ、コ
ロイド状酸化アンチモン、コロイド状酸化アルミニウム
、コロイド状酸化チタニウムおよびこれらの混合物が挙
げられる。 本発明のけい素化合物含有被覆組成物の基材への塗布方
法、および硬化方法について述べる。 まず、けい素化合物含有コーティング組成物は通常用い
られる塗布方法たとえば浸漬法、噴霧法、フロー法（流
動浸漬法）またはスピンコード法等で基材に塗布される
。次いで、この基材を室温下で風乾し、タックフリーの
状態とし、アルコール等の低沸点溶媒を飛ばす。タック
フリーとなった被塗物を第１［’９に示す加熱装置内の
ハロゲン系有機溶媒の蒸気雰囲気下に浸し、硬化させる
。 第ｔｍに示す加熱装置ｌは上部が開口されＩ；もので、
ヒータ２がその下部に配置され、側壁上端部には冷却管
３が複数本配置されている。そして、適当量のハロゲン
系有機溶剤４を入れ、ヒータ２により加熱するとハロゲ
ン系有機溶剤４が沸騰する。上昇した沸騰蒸気５は冷却
管３により冷却され凝縮し再び液中に回収される。した
がって、加熱装置１の蒸気滞留空間には大気圧で一定温
度の沸騰蒸気５が常に存在している。この沸騰蒸気５中
に上記被塗物６をおくことにより、被塗物６のあらゆる
表面は同一温度の蒸気に接触することになる。

【作用］ ハロゲン系有機溶剤の沸騰蒸気中でけい素化合物含有被
覆組成物を硬化させるため、いかなる形状をしている基
材であっても表面に均一に溶剤沸騰蒸気が接触し、溶剤
部ｍ蒸気の潜熱を奪うことで硬化反応が進む。したがっ
て、脱水縮合反応であるシルセスキオキサン（ＩＩＩ）
の生成反応を水分のない状態で行うことができ、脱水縮
合反応の平衡状態がくずれ、縮合反応が促進されシルセ
スキオキサン（Ｉ［［）が生成する。また、大気圧下で
沸騰中の溶剤蒸気の潜熱を利用しているため、沸騰溶剤
蒸気中であればいかなる部所でも均一な温度で加熱硬化
を行うことができる。 〔実施例」 実施例１ （ａ）下塗り層溶液の調製；エチルセロソルブ３２０ｇ
に２−とドロキシエチルメタクリレート７６ｇ、ジメチ
ルアミノエチルメタクリレート４ｇとアゾビスイソブチ
ロニトリル０．４ｇを溶解し、窒素雰囲気下９０°Ｃで
４時間加熱撹拌して共重合させた。このようにして得ら
れた溶液！００ｇにヘキサメトキシメチルメラミン２．
８ｇ、塩化アンモニウム０．１８ｇ、エチルセロツル７
”９００１？と７０−コントロール剤少々を加え下塗り
塗料溶液とした。 （ｂａ）：塗り層溶液のＲ製；イソプロピルアルコール
６８．４ｇに７−ゲリシドキシプロビル［・リメトキシ
シラン１００−０ｇを溶解し、さらに０．１規定塩酸水
溶液３４．２ｇを徐々に加えて室温で撹拌して加水分解
を行い、その後室温で２０時間以上熟成しｌ；。得られ
た溶液はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
加水分解物３５％を含んでいた。 この加水分解溶液５６９にコロイダルシリカ４２ｇ、エ
チルセロソルブ１Ｏ−１９Ｎ過塩素酸アンモニウム０．
２８ｇ、７０−コントロール剤少々を添加し上塗り溶液
とした。 あらかじめ洗浄したポリカーボネート基板に前記（ａ）
の下塗り溶液を塗布し、風乾２０分後、熱風乾燥炉で１
３０°Ｃｌ２Ｏ分間加熱乾燥した。 次に、このようにして得られた下塗り層で被覆されたポ
リカーボネートに前記（ｂ）の上塗り溶液を塗布し、風
乾２０分後、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ　　Ｆ　ＣＣ７５（
３社製す、ｐ、ｌ　０２°Ｃ）の沸騰蒸気中に３０分間
放置して硬化させｔ；。このようにして得られた被覆ポ
リカーボネート物品は耐摩耗性はＡ。 付着性は１００／１００であり、耐水性も良好であった
。 比較例■ 実施例［と同様にして得られｊ；下塗り層で被覆させた
ポリカーボネートに実施例１と同様のｈａり溶液（ｂ）
を塗布し、風乾２０分後、熱風乾燥炉で１０２°Ｃ１３
時間加熱硬化させた。このようにして得られた被覆ポリ
カーボネート物品は耐摩耗性はＢ１付着性は１００／１
．００であり、耐水性も良好であった。 なお、塗膜の評価方法は次の方法に−０行った。 耐摩耗性； ＃０スチールウールで摩擦し、傷つきにくさを調べ次の
様に判定した。 Ａ；強く摩擦しても傷がつかない Ｂ；強く摩擦すると少し傷がつく Ｃ；強く摩擦すると傷がかなりつく 付着性： いわゆるクロスカットチーグチストで、！！膜表面にナ
イフで１ｗ＋間隔で縦横に各１１本平行線を入れて１０
０個のマス目をクロスカットし、その上にセロファン粘
着テープを付着させた後、テープを剥離して１００個の
マス目の中で剥離しないマス目の個数をもって表示する
。 耐水性； ６０℃の温水中に７日放置後、膜の白化、クラック、剥
離等異常の有無を確認する。 実施例２ あらかじめ洗浄されたＣＲ−３９レンズを、水Ｍ化ナト
リウム１０％水溶液に１０分間浸漬した後、実施例１と
同様の上塗り溶液を塗布し、風乾２０分後Ｆｌｕｏｒｉ
ｎｅｒｔ　　Ｆ　Ｃ−７５（３Ｍ社製す、ｐ、１０２℃
）の沸騰蒸気中に３０分間放置して硬化させた。 このようにして得られた被ｍｃＲ−３９レンズは耐摩耗
性はＡ１付着性は１００／１００であり、耐水性も良好
であった。 比較例２ 実施ｆ１１２と同様の上塗り塗布までの処理をしたサン
プルを作製し、熱風乾燥炉で１０２℃、３０分間加熱硬
化させた。 このようにして得られた被覆ＣＲ−３９レンズの耐摩耗
性はＣ１付着性、耐水性共に不良であった。 実施例３ （ｃ）上塗り層溶液の調製；コロイダルシリカ２１．４
ｇ、コロイド状酸化アンチモン１゜６ｇにメチルトリメ
トキシシラン２９ｇ、酢酸４．５ｇを加え、温度を５０
’Ｃに保ちながら１時間撹拌し。 加水分解を行う。その後ｎ−ブタノール１３ｇ、イソプ
ロピルアルコール２９ｇ、酢酸ナトリウム０．６ｇを添
加し、上塗り溶液とした。あらかじめ洗浄したキャスト
アクリル板に前記（Ｃ）の上塗り溶液を塗布し、風乾２
０分後ＦｌｕｏｒｉｎｅｒｔＦＣ−７７（３Ｍ社製す、
ｐ、９７℃）の沸騰蒸気中に２０分間放置して硬化させ
た。 このようにして得られた被覆アクリル板は耐摩耗性はＡ
１テーパー硬度（５００ｇ、５００回転）は２．５％、
付着性は１００／１００であり、耐水性も良好であった
。 比較例３ 実施例３と同様に上塗り塗布までのサンプルを作製し、
熱風乾燥炉で９７°Ｃｌ２Ｏ分間および９７℃で４時間
と二種類の加熱硬化処理をした。 このようにして得られた被覆アクリル板は耐摩耗性は各
々Ｃ，Ｂ、テーパー硬度（５００ｙ、５００回転）は各
々２５％、８％であつｔ；。付着性、耐水性共に良好で
あった。 実施例４ あらかじめリン酸水溶液にてエツチング処理されたアル
ミニウム板に実施例３と同様の」二塗り溶液を塗布し、
風乾２０分後、Ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ　　Ｆ　Ｃ−４０
（３Ｍ社１１ｂ、ｐ、１５５°Ｃ）の沸騰蒸気中に５分
間放置して硬化させた。 このようにして得られた被覆アルミニウム板は耐摩耗性
はＡ、付着性は１００／１００であり、耐水性も良好で
あった。 【発明の効果】 本発明の方法により、従来の熱風乾燥処理では得ること
ができない耐擦傷性のある硬化被膜をけい素化合物含有
被覆組成物から生成でき、しかもその硬化温度が低いに
もかかわらず硬化反応時間を短縮することができる。さ
らに、いかなる形状、大きさ被塗物表面でも溶媒の蒸気
が接触しうるので、しかもその溶媒蒸気は一定温度であ
るため、被塗物が大型サイズであってもまた、複雑な形
状のものであっても、均一の硬化度をもった被膜を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１因は、溶媒蒸気による被塗物加熱装置の概略断面図
である。 ２・・・ヒータ　　　　　　　　３・・・冷却管４・・
・ハロゲン系有機溶剤　　５・・・洲騰蒸気６・・・被
塗物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）次式で表されるシラノール（ I ） ＲＳｉ（ＯＨ）＿３（ I ） （ただし、Ｒは１ないし３個の炭素原子を持つアルキル
   基、ビニル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、
   γ−グリシドキシプロピル基、γ−アミノプロピル基お
   よびγ−メタクリルオキシプロピル基からなる群から選
   択されるいずれか一つ置換基である。） をコロイダル金属酸化物の水性分散液に加えて得られる
   けい素化合物含有被覆組成物を塗布した基材をハロゲン
   系有機溶剤の沸騰蒸気中に滞留させることを特徴とする
   けい素化合物含有被覆組成物の硬化方法。