JPH04202373A - Zirconium based coating composition and producing of zirconium oxide-coated graphite formed article - Google Patents

Zirconium based coating composition and producing of zirconium oxide-coated graphite formed article

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JPH04202373A
JPH04202373A JP33504490A JP33504490A JPH04202373A JP H04202373 A JPH04202373 A JP H04202373A JP 33504490 A JP33504490 A JP 33504490A JP 33504490 A JP33504490 A JP 33504490A JP H04202373 A JPH04202373 A JP H04202373A
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zircon
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Abstract

PURPOSE:To obtain the title composition containing a zirconium tetraalkoxide, tetraalkoxysilane, diamine compound, organic solvent and water at a specific ratio and capable of providing a coating film having excellent initial adhesion, resistance to boiling water and resistance to acids. CONSTITUTION:The objective coating composition containing (A) a zirconium tetraalkoxide expressed by formula I (R<1> is 1-5C aliphatic hydrocarbon), (B) a tetraalkoxysilane expressed by formula II (R<2> is 1-5C aliphatic hydrocarbon), (C) a diamine compound such as N,N'-dimethylethylene diamine consisting of ethylene diamine (derivative), (D) an organic solvent such as methyl alcohol or benzene and (E) water, having molar ratios of the above-mentioned components expressed by the following ranges; component B/component A=0.2-9, component C/component A=0.5-6, component D/components (A+B)=0.05-500 and component E/components (A+B)=0.02-2 and capable of storing for a long period.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、長期間保存でき、容易にコーティングでき、
安定性に優れた塗膜が得られるジルコン系コーティング
組成物に関する。本発明は、さらに、安定性に優れた塗
膜を有するジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を容易に製
造しうる方法に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention can be stored for a long time, can be easily coated,
The present invention relates to a zircon-based coating composition that provides a coating film with excellent stability. The present invention further relates to a method for easily producing a zircon-based oxide-coated graphite molded body having a coating film with excellent stability.

(従来の技術) 従来、金属、プラスチック、木材、紙、セメント、黒鉛
等の素材上に、その耐食性、耐熱性、耐磨耗性、絶縁性
等を向上させるために、コーティングにより塗膜を形成
することが行われており、なかでもジルコン系組成物が
、耐食性、耐熱性、耐磨耗性、絶縁性等に優れる上に、
熱膨張率が低いことから、上記素材のためのコーティン
グ組成物として有用である。
(Conventional technology) Conventionally, coatings have been used to form coatings on materials such as metal, plastic, wood, paper, cement, and graphite in order to improve their corrosion resistance, heat resistance, abrasion resistance, insulation, etc. Among them, zircon-based compositions have excellent corrosion resistance, heat resistance, abrasion resistance, insulation properties, etc.
Due to its low coefficient of thermal expansion, it is useful as a coating composition for the above materials.

ジルコン系組成物は、例えば、特開昭61−25006
3号公報には、式Zr(,0CsL+)4で表されるジ
ルコニウム化合物、エチルシリケートおよびイソプロピ
ルアルコールを混合してなる組成物が記載され、特開昭
63−190175号公報には、ジルコニウムオキシ酸
塩、シリコンアルコキシドまたはその誘導体、水および
有機溶媒からなる組成物が記載されている。しかしなが
ら、上記組成物は長期保存安定性が悪く、しかも基材上
に塗布して得られた塗膜は、クラックや剥離を生じ易い
という欠点を有していた。
Zircon-based compositions are disclosed, for example, in JP-A No. 61-25006.
No. 3 describes a composition formed by mixing a zirconium compound represented by the formula Zr(,0CsL+)4, ethyl silicate, and isopropyl alcohol, and JP-A-63-190175 discloses a composition containing a zirconium oxyacid. Compositions consisting of a salt, a silicon alkoxide or a derivative thereof, water and an organic solvent are described. However, the above-mentioned composition had the disadvantage that it had poor long-term storage stability and that the coating film obtained by coating it on a substrate was prone to cracking and peeling.

一方、上記素材のうち、とりわけ黒鉛は、熱膨張率が低
く耐熱衝撃性に優れた材料として知られ、高温下で使用
するための治具の材料として用いられている。しかし、
黒鉛は、高温での耐酸化性に劣るという欠点を有してい
る。また、粉末冶金用として黒鉛の治具を用いる場合に
は、黒鉛表面にアルミナ粉を散布したり、アルミナ系、
シリカ系等の粘結剤を塗布して、溶融金属の黒鉛に対す
る濡れや反応を防止する必要があるが、前者の方法は、
工程が煩雑であるうえに、アルミナ微粉末によって作業
環境を悪化させるという欠点を有しており、後者の方法
は、粘結剤と黒鉛との熱膨張率の差により粘結剤が黒鉛
表面から剥離し易いうえに、水素雰囲気下では、高温に
おいて粘結剤中のシリカと水素が反応して水蒸気が発生
し、金属の焼結を妨げるという欠点を有していた。
On the other hand, among the above materials, graphite in particular is known as a material with a low coefficient of thermal expansion and excellent thermal shock resistance, and is used as a material for jigs for use at high temperatures. but,
Graphite has the disadvantage of poor oxidation resistance at high temperatures. In addition, when using a graphite jig for powder metallurgy, it is necessary to sprinkle alumina powder on the graphite surface, or use alumina-based
It is necessary to apply a binder such as silica to prevent the molten metal from wetting or reacting with the graphite, but the former method
In addition to being a complicated process, the work environment is worsened by the fine alumina powder.The latter method has the disadvantage that the binder is removed from the graphite surface due to the difference in thermal expansion coefficient between the binder and graphite. In addition to being easy to peel off, under a hydrogen atmosphere, the silica in the binder reacts with hydrogen at high temperatures to generate water vapor, which hinders the sintering of the metal.

上記欠点を解決するために、黒鉛成形体の表面にジルコ
ン系組成物の被覆を形成することが提案されている。こ
の被覆形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、CVD
法、溶射法、ペースト焼結法、塗膜熱分解法等が知られ
ているが、これらの方法では、0.1μm以上の厚膜を
形成することが困難であり、黒鉛の酸化劣化等を防止す
るには不充分であった。
In order to solve the above-mentioned drawbacks, it has been proposed to form a coating of a zircon-based composition on the surface of a graphite molded body. Methods for forming this coating include vapor deposition, sputtering, and CVD.
method, thermal spraying method, paste sintering method, coating film pyrolysis method, etc., but with these methods, it is difficult to form a thick film of 0.1 μm or more, and the oxidative deterioration of graphite etc. This was insufficient to prevent this.

また、特開平1−122982号公報には、テトラアル
コキシシラン、その加水分解物および/または部分縮合
物ならびにジルコニウムテトラアルコキシド、その加水
分解物および/または部分縮合物等の溶液を、黒鉛成形
体に塗布または含浸し、乾燥して被覆する方法が記載さ
れており、上記方法で得られる塗膜は黒鉛とほぼ同程度
の熱膨張率を有しており、この塗膜に対しては、溶融金
属は濡れ性や反応性を示さず、塗膜が水素と反応するこ
ともない。しかしながら、上記方法には、塗布液が加水
分解し易いため長時間保存できないという欠点があった
。しかも、得られる塗膜の安定性が悪く、クラックや剥
離が生じ易いという欠点があった。
Furthermore, JP-A-1-122982 discloses that a solution of tetraalkoxysilane, its hydrolyzate and/or partial condensate, and zirconium tetraalkoxide, its hydrolyzate and/or partial condensate, etc., is applied to a graphite molded body. A method of coating or impregnating and drying is described, and the coating film obtained by the above method has a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of graphite, and for this coating film, molten metal shows no wettability or reactivity, and the coating film does not react with hydrogen. However, the above method has the disadvantage that the coating solution cannot be stored for a long time because it is easily hydrolyzed. Moreover, the stability of the resulting coating film is poor and cracks and peeling are likely to occur.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記欠点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、容易にコーティングができ、安定性に優れた塗
膜が得られる長期保存可能なジルコン系コーティング組
成物を提供するとともに、該コーティング組成物を用い
たジルコン系酸化物被覆黒鉛の製造方法を提供すること
にある。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a zircon-based coating that can be easily coated, provides a coating film with excellent stability, and can be stored for a long time. An object of the present invention is to provide a coating composition and a method for producing zircon-based oxide-coated graphite using the coating composition.

(課題を解決するための手段) 本発明で使用されるジルコニウムテトラアルコキシド(
a)は、一般式Zr(ORす、で表される化合物であり
、式中、R’は脂肪族炭化水素基を示すが、炭素数が多
くなるとジルコン系コーティング組成物の安定性が低下
して長期保存性が悪くなるので、炭素数は1〜5に限定
される。
(Means for solving the problem) Zirconium tetraalkoxide used in the present invention (
a) is a compound represented by the general formula Zr(ORS), where R' represents an aliphatic hydrocarbon group, but as the number of carbon atoms increases, the stability of the zircon-based coating composition decreases. Therefore, the number of carbon atoms is limited to 1 to 5.

上記ジルコニウムテトラアルコキシド(a)としては、
例えば、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウム
テトラエトキシド、ジルコニウムテトラ−1so−プロ
ポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジル
コニウムテトラ−5ec−ブトキシド、ジルコニウムテ
トラ−tert−ブトキシド等があげられ、特にジルコ
ニウムテトラ−n−ブトキシドおよびジルコニウムテト
ラ−1so−プロポキシドが好ましい。これらは、単独
で使用されてもよいし二種以上併用されてもよい。
As the zirconium tetraalkoxide (a),
Examples include zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetra-1so-propoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-5ec-butoxide, zirconium tetra-tert-butoxide, and especially zirconium tetra-n -butoxide and zirconium tetra-1so-propoxide are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明で使用されるテトラアルコキシシラン(b)は、
τ般式5i(OR”)+で表される化合物であり、式中
、R2は脂肪族炭化水素基を示すが、炭素数が多くなる
とジルコン系コーティング組成物の安定性が低下して長
期保存性が悪くなるので、炭素数は1〜5に限定される
The tetraalkoxysilane (b) used in the present invention is
It is a compound represented by the general formula 5i(OR")+, where R2 represents an aliphatic hydrocarbon group, but as the number of carbon atoms increases, the stability of the zircon-based coating composition decreases, making it difficult to store it for a long time. The number of carbon atoms is limited to 1 to 5 because the properties are poor.

上記テトラアルコキシシラン(b)としては、例えば、
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−1so−プロポキシ
シラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−5ec
−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン
等があげられ、特にテトラエトキシシランおよびテトラ
メトキシシランが好ましい。これらは、単独で使用され
てもよいし二種以上併用されてもよい。
Examples of the above tetraalkoxysilane (b) include:
Tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-1so-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-5ec
-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, etc., and tetraethoxysilane and tetramethoxysilane are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

上記テトラアルコキシシラン(b)のジルコニウムテト
ラアルコキシド(a)に対する添加量は、少なくなると
ジルコン系コーティング組成物の安定性が低下して長期
保存性が悪くなり、多くなると得られる塗膜にクラック
が生じ易くなるので、テトラアルコキシシラン(b)/
ジルコニウムテトラアルコキシド(a)(モル比)は0
.2〜9に限定され、好ましくは0.25〜2.5であ
る。
If the amount of the above-mentioned tetraalkoxysilane (b) added to the zirconium tetraalkoxide (a) is too small, the stability of the zircon-based coating composition will decrease, resulting in poor long-term storage stability, and if it is too large, cracks will occur in the resulting coating film. Tetraalkoxysilane (b)/
Zirconium tetraalkoxide (a) (molar ratio) is 0
.. It is limited to 2 to 9, preferably 0.25 to 2.5.

本発明に使用されるジアミン化合物(c)は、エチレン
ジアミンおよびエチレンジアミン誘導体からなる群より
選ばれる化合物である。
The diamine compound (c) used in the present invention is a compound selected from the group consisting of ethylenediamine and ethylenediamine derivatives.

上記ジアミン化合物(c)としては、例えば、エチレン
ジアミン、N、N’−ジメチルエチレンジアミ    
−ン、N、N’−ジエチルエチレンジアミン、N−ヒド
ロキシエチル−N゛−エチルエチレンジアミン等があげ
られ、これらは、単独で使用されてもよいし二種以上併
用されてもよい。
Examples of the diamine compound (c) include ethylenediamine, N,N'-dimethylethylenediamine,
Examples include N, N'-diethylethylenediamine, N-hydroxyethyl-N'-ethylethylenediamine, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記ジアミン化合物(c)のジルコニウムテトラアルコ
キシド(a)に対する添加量は、少なくなるとジルコン
系コーティング組成物の安定性が低下して長期保存性が
悪くなり、多くなると得られる塗膜にクラックが生じ易
くなるので、ジアミン化合物(c)/ジルコニウムテト
ラアルコキシド(a)(モル比)は0.5〜6に限定さ
れる。
If the amount of the diamine compound (c) added to the zirconium tetraalkoxide (a) is too small, the stability of the zircon-based coating composition will decrease, resulting in poor long-term storage stability, and if it is too large, the resulting coating film will be prone to cracking. Therefore, the diamine compound (c)/zirconium tetraalkoxide (a) (molar ratio) is limited to 0.5 to 6.

本発明に使用される有機溶媒(d)は、前記ジルコニウ
ムテトラアルコキシド(a)およびテトラアルコキシシ
ラン(b)(以下、全アルコキシドという)と相溶性の
あるものであれば特に限定されるものではなく、例えば
、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピル
アルコール、ブチルアルコール等のアルコール類、アセ
トン、メチルエチルケトン等のケトン類、ベンゼン、ト
ルエンなどがあげられ、特にイソプロピルアルコールが
好ましい。これらは単独で使用されてもよいし二種以上
併用されてもよい。
The organic solvent (d) used in the present invention is not particularly limited as long as it is compatible with the zirconium tetraalkoxide (a) and tetraalkoxysilane (b) (hereinafter referred to as total alkoxide). Examples include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and butyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, benzene, and toluene, and isopropyl alcohol is particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

上記有機溶媒(d)の全アルコキシドに対する添加量は
、少なくなるとジルコン系コーティング組成物の安定性
が低下して長期保存性が悪くなり、多くなると得られる
塗膜にピンホールが生じ易くなるので、有機溶媒(d)
/全アルコキシド(モル比)は0.05〜500に限定
され、好ましくは0.2〜300である。
If the amount of the organic solvent (d) added to the total alkoxide is small, the stability of the zircon-based coating composition will be reduced and the long-term storage stability will be poor, and if it is too large, pinholes will easily occur in the resulting coating film. Organic solvent (d)
/total alkoxide (molar ratio) is limited to 0.05-500, preferably 0.2-300.

本発明で使用される水(e)の全アルコキシドに対する
添加量は、少なくなると得られる塗膜にクラックが生じ
易くなり、多くなるとジルコン系コーティング組成物の
安定性が低下して長期保存性が悪くなるので、水(e)
/全アルコキシド(モル比)は0.02〜2に限定され
る。
When the amount of water (e) added to the total alkoxide used in the present invention is small, cracks are likely to occur in the resulting coating film, and when it is too large, the stability of the zircon-based coating composition decreases, resulting in poor long-term storage. Therefore, water (e)
/total alkoxide (mole ratio) is limited to 0.02-2.

上記水(e)には全アルコキシドの加水分解を促進する
ための触媒として、酸または塩基が添加されるのが好ま
しい。
It is preferable that an acid or a base be added to the water (e) as a catalyst to promote hydrolysis of all alkoxides.

上記酸としては、例えば、塩酸、フッ酸、硝酸等の無機
酸、酢酸、ギ酸等の有機酸があげられ、塩基としては、
例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等があげられ、特に塩酸が好ましい。
Examples of the above acids include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and nitric acid, and organic acids such as acetic acid and formic acid. Examples of the base include:
Examples include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc., and hydrochloric acid is particularly preferred.

上記酸または塩基の添加量は、少なくなると加水分解の
促進効果がなく、多くなるとジルコン系コーティング組
成物の安定性が低下して長期保存性が悪くなるので、水
1βに対して0.01〜15モルが好ましい。
If the amount of the acid or base added is too small, there will be no effect of promoting hydrolysis, and if it is too large, the stability of the zircon-based coating composition will decrease and the long-term storage property will be poor. 15 mol is preferred.

本発明のジルコン系コーティング組成物は、上述した各
構成材料を混合して得られ、その混合方法は特に限定さ
れるものではないが、前記ジルコニウムテトラアルコキ
シド(a)、ジアミン化合物(c)および有機溶媒(d
)を混合した後、前記テトラアルコキシシランfb)お
よび水(e)を添加するのが好ましい。
The zircon-based coating composition of the present invention is obtained by mixing the above-mentioned constituent materials, and the mixing method is not particularly limited. Solvent (d
) is preferably mixed, then the tetraalkoxysilane fb) and water (e) are added.

本発明のジルコン系コーティング組成物には、得られる
塗膜の安定性(耐クラツク性、耐剥離性等)をさらに向
上させるためにジルコン粉末が添加されてもよい。
Zircon powder may be added to the zircon-based coating composition of the present invention in order to further improve the stability (cracking resistance, peeling resistance, etc.) of the resulting coating film.

上記ジルコン粉末の平均粒径は、小さくなるとジルコン
系コーティング組成物中への分散が困難になり、大きく
なると得られる塗膜にクラックが発生し易くなるので、
0.01〜100μmが好ましく、0.02〜2μmが
特に好ましい。
If the average particle size of the zircon powder is small, it becomes difficult to disperse it into the zircon-based coating composition, and if it becomes large, cracks are likely to occur in the resulting coating film.
The thickness is preferably 0.01 to 100 μm, particularly preferably 0.02 to 2 μm.

上記ジルコン粉末のジルコン系コーティング組成物中へ
の添加量は、少なくなると得られる塗膜の安定性の向上
の度合いが低くなり、多くなるとジルコン系コーティン
グ組成物の安定性が低下して長期保存性が悪くなるので
、全ジルコン系酸化物(ジルコニウムテトラアルコキシ
ド(a)とテトラアルコキシシラン(b)から形成され
る酸化物、およびジルコン粉末の合計量)中1〜60重
量%が好ましい。なお、ジルコン粉末の添加は、前記ジ
ルコン系コーティング組成物の各構成材料を混合攪拌し
た後になされるのが好ましい。
If the amount of the above-mentioned zircon powder added to the zircon-based coating composition is small, the degree of improvement in the stability of the resulting coating film will be low, and if it is too large, the stability of the zircon-based coating composition will decrease and the long-term shelf life will be affected. Therefore, it is preferably 1 to 60% by weight of the total zircon-based oxide (total amount of the oxide formed from zirconium tetraalkoxide (a) and tetraalkoxysilane (b) and zircon powder). Incidentally, it is preferable that the zircon powder is added after mixing and stirring the constituent materials of the zircon-based coating composition.

本発明2のジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体の製造方法
では、上述したジルコン系コーティング組成物が、黒鉛
成形体に塗布または含浸され、乾燥されてジルコン系酸
化物が被覆される。
In the method for manufacturing a zircon-based oxide-coated graphite molded body according to the second aspect of the present invention, the above-described zircon-based coating composition is applied or impregnated onto a graphite molded body, and the graphite molded body is dried to be coated with a zircon-based oxide.

上記黒鉛成形体の製造方法は任意の方法が採用されてよ
く、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛等を出発原料として押
出成形、注型成形等によって成形した後、焼成する方法
、無煙炭、石炭コークス、石油コークス、ピッチコーク
ス、カーボンブラック等の無定形炭素質のものを出発原
料として押出成形、注型成形等によって成形した後、焼
成し、さらに黒鉛化する方法などがあげられる。なお、
上記黒鉛成形体中には、粘土、金属等の他種材料が含有
されてもよい。
Any method may be used to produce the graphite molded body, such as a method of molding natural graphite, artificial graphite, etc. as a starting material by extrusion molding, cast molding, etc., and then firing it, anthracite, coal coke, etc. Examples include a method in which an amorphous carbonaceous material such as petroleum coke, pitch coke, or carbon black is used as a starting material and formed by extrusion molding, cast molding, etc., followed by firing and graphitization. In addition,
The graphite molded body may contain other materials such as clay and metal.

上記黒鉛成形体の形状としては特に限定されるものでは
なく、例えば、棒状、板状、ブロック状、ロール状、ル
ツボ状等があげられる。
The shape of the graphite molded body is not particularly limited, and examples thereof include a rod shape, a plate shape, a block shape, a roll shape, a crucible shape, and the like.

上記塗布方法としては特に限定されるものではなく、例
えば、刷毛、スプレーコート、デイツプコート、スピン
コード、ロールコート等による塗布方法があげられる。
The above-mentioned coating method is not particularly limited, and examples include coating methods using a brush, spray coating, dip coating, spin cord, roll coating, and the like.

上記含浸方法としては特に限定され不ものではなく、例
えば、常圧下で浸漬含浸する方法、減圧下で浸漬含浸す
る方法等があげられ、減圧下で浸漬含浸するのが好まし
く、その減圧度は、低くなると黒鉛成形体の細孔内部に
ジルコン系コーティング組成物が含浸されにくくなり、
高くなるとジルコン系コーティング組成物の揮発が激し
くなって溶液粘度が上昇し、黒鉛成形体の細孔内部にジ
ルコン系コーティング組成物が含浸されにくくなるので
、1 x 10−3〜100Torrが好ましい。
The above-mentioned impregnation method is not particularly limited and includes, for example, a method of impregnation by immersion under normal pressure, a method of impregnation by immersion under reduced pressure, etc. It is preferable to impregnate by immersion under reduced pressure, and the degree of vacuum is: When the temperature decreases, it becomes difficult for the zircon-based coating composition to be impregnated inside the pores of the graphite molded body.
If the pressure is higher, the zircon-based coating composition will volatilize more intensely and the solution viscosity will increase, making it difficult for the zircon-based coating composition to be impregnated into the pores of the graphite molded body.

上記乾燥方法としては特に限定されるものではなく、例
えば、室温にて自然乾燥する方法、室温にて自然乾燥し
た後、加熱乾燥する方法、室温にて自然乾燥した後、高
温加熱処理する方法、室温にて自然乾燥し、加熱乾燥し
た後、さらに高温加熱処理する方法等があげられる。
The above drying method is not particularly limited, and includes, for example, a method of naturally drying at room temperature, a method of naturally drying at room temperature and then heating drying, a method of naturally drying at room temperature and then high temperature heat treatment, Examples include a method of air drying at room temperature, heat drying, and then further high temperature heat treatment.

上記乾燥方法における各段階での条件は、ジルコン系コ
ーティング組成物および黒鉛成形体の種類に応じて適宜
決定されるが、室温での自然乾燥は2〜48時間行うの
が好ましく、加熱乾燥は60〜300℃で30分〜48
時間行うのが好ましく、高温加熱処理は非酸化性雰囲気
下、450〜1700℃で30分〜10時間行うのが好
ましい。
The conditions at each stage in the above drying method are appropriately determined depending on the type of zircon-based coating composition and graphite molded object, but natural drying at room temperature is preferably carried out for 2 to 48 hours, and heating drying is carried out for 60 hours. ~30 minutes at ~300℃~48
The high temperature heat treatment is preferably carried out at 450 to 1700°C for 30 minutes to 10 hours in a non-oxidizing atmosphere.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

なお、結果に示したジルコン系コーティング組成物なら
びにジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体に関する各物性の
評価方法は次の通りである。
The methods for evaluating each physical property regarding the zircon-based coating composition and the zircon-based oxide-coated graphite molded body shown in the results are as follows.

1、ジルコン系コーティング組成物に関する物性(1)
初期密着性 得られたジルコン系コーティング組成物中に、アセトン
で超音波洗浄したスライドガラス(マツナミ社製)を浸
漬し、300mm/分の速度で引上げた後、下記条件下
で乾燥してジルコン系酸化物被覆層を形成して評価試料
を作製し、JIS D 0202に準じてクロスカット
テープ剥離試験を行い、100個のジルコン系酸化物被
覆層の枡目に対する剥離したジルコン系酸化物層の枡目
の比率(剥離率)を測定して評価した。
1. Physical properties of zircon-based coating composition (1)
Initial adhesion A slide glass (manufactured by Matsunami Co., Ltd.) that had been ultrasonically cleaned with acetone was immersed in the obtained zircon-based coating composition, pulled up at a speed of 300 mm/min, and dried under the following conditions to form a zircon-based coating composition. An evaluation sample was prepared by forming an oxide coating layer, and a cross-cut tape peeling test was performed in accordance with JIS D 0202. Evaluation was made by measuring the eye ratio (peeling rate).

(乾燥条件) 初期乾燥:25℃、24時間 最終乾燥=500℃(25℃から50℃/hrで昇温)
、2時間 (2)耐沸騰水性(耐クラツク性および密着耐久性)得
られたジルコン系コーティング組成物を用いて、上記初
期密着性を評価したのと同様にして作製した評価試料を
沸騰水中に8時間浸漬した後、その表面の状態を官能検
査して下記判定基準により耐クラツク性を評価した。
(Drying conditions) Initial drying: 25°C, 24 hours Final drying = 500°C (temperature raised from 25°C at 50°C/hr)
, 2 hours (2) Boiling water resistance (cracking resistance and adhesion durability) Using the obtained zircon-based coating composition, an evaluation sample prepared in the same manner as in the above initial adhesion evaluation was immersed in boiling water. After being immersed for 8 hours, the surface condition was sensory tested and the crack resistance was evaluated according to the following criteria.

(判定基準) 02表面にクラックなし ×:表面にクラックあり 上記官能検査を行った後、上記初期密着性を評価したの
と同様にしてクロスカットテープ剥離試験を行い、剥離
率により密着耐久性を評価した。
(Judgment criteria) 02 No cracks on the surface ×: Cracks on the surface After performing the above sensory test, a cross-cut tape peeling test was performed in the same manner as the above initial adhesion evaluation, and the adhesion durability was evaluated by the peeling rate. evaluated.

(3ン耐酸性(耐クラツク性および密着耐久性)得られ
たジルコン系コーティング組成物を用いて、上記初期密
着性を評価したのと同様にして作製した評価試料を20
wt%の塩酸中に75時間浸漬した後、その表面の状態
を官能検査して下記判定基準により耐クラツク性を評価
した。
(3) Acid resistance (cracking resistance and adhesion durability) Using the obtained zircon-based coating composition, an evaluation sample was prepared in the same manner as in the above initial adhesion evaluation.
After being immersed in wt% hydrochloric acid for 75 hours, the surface condition was sensory tested and the crack resistance was evaluated according to the following criteria.

(判定基準) 02表面にクラックなし ×二表面にクラックあり 上記官能検査を行った後、上記初期密着性を評価したの
と同様にしてクロスカットテープ剥離試験を行い、剥離
率により密着耐久性を評価した。
(Judgment criteria) 02 No cracks on the surface x 2 Cracks on the surface After performing the above sensory test, a cross-cut tape peeling test was performed in the same manner as the above initial adhesion evaluation, and the adhesion durability was evaluated by the peeling rate. evaluated.

(4)長期保存性 得られたジルコン系コーティング組成物が封入された密
封容器を50℃、65%RHの雰囲気下に6ケ月放置し
た後、上記初期密着性を評価したのと同様にしてクロス
カットテープ剥離試験を行い、下記判定基準により長期
保存性を評価した。
(4) Long-term shelf life After leaving the sealed container containing the obtained zircon-based coating composition in an atmosphere of 50°C and 65% RH for 6 months, cross-linking was performed in the same manner as in the above initial adhesion evaluation. A cut tape peel test was conducted, and long-term storage stability was evaluated according to the following criteria.

(判定基準) ○:剥離率が20%以下 △:剥離率が21〜50% ×:剥離率が50%を超えるもの 2、ジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体に関する物〔耐熱
性〕 得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を大気雰囲気
下、600℃で10時間放置した後、ジルコン系酸化物
被覆黒鉛成形体の初期重量に対する重量減少率を測定し
て耐熱性を評価した。
(Judgment criteria) ○: Peeling rate is 20% or less △: Peeling rate is 21-50% ×: Peeling rate is more than 50% 2. Items related to zircon-based oxide coated graphite molded bodies [Heat resistance] Obtained After the zircon-based oxide-coated graphite molded body was left to stand at 600° C. for 10 hours in an air atmosphere, the weight loss rate with respect to the initial weight of the zircon-based oxide-coated graphite molded body was measured to evaluate heat resistance.

実施例1〜15 第1表に示した所定量のジルコニウムテトラアルコキシ
ド、ジアミン化合物およびイソプロピルアルコールをセ
パラブルフラスコに供給し、室温で15時間、攪拌速度
800 rpmで攪拌して安定化されたジルコニウムテ
トラアルコキシドのアルコール溶液を得た。
Examples 1 to 15 Predetermined amounts of zirconium tetraalkoxide, diamine compound, and isopropyl alcohol shown in Table 1 were supplied to a separable flask, and stirred at room temperature for 15 hours at a stirring speed of 800 rpm to obtain stabilized zirconium tetraalkoxide. An alcoholic solution of alkoxide was obtained.

得られたアルコール溶液に第1表に示した所定量のテト
ラアルコキシシラン添加し、室温で1時間、攪拌速度8
00 rpmで攪拌した後、第1表に示した所定量の水
と塩酸からなる塩酸水溶液を添加し、室温で1時間、攪
拌速度80 Orpmで攪拌してジルコン系コーティン
グ組成物を得た。
A predetermined amount of tetraalkoxysilane shown in Table 1 was added to the obtained alcohol solution, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour at a stirring speed of 8.
After stirring at 00 rpm, a hydrochloric acid aqueous solution consisting of a predetermined amount of water and hydrochloric acid shown in Table 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour at a stirring speed of 80 rpm to obtain a zircon-based coating composition.

得られたジルコン系コーティング組成物を用いて、前記
測定法に基づき、各物性を測定し、結果を第1表に示し
た。
Using the obtained zircon-based coating composition, various physical properties were measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 1.

次いで、減圧容器中に得られたジルコン系コーティング
組成物を供給し、アセトンで超音波洗浄した円筒状黒鉛
成形体(直径:20℃mn、高さ:20謳)を上記ジル
コン系コーティング組成物中に浸漬した後、減圧容器内
を5 Torrに減圧して上記黒鉛成形体中にジルコン
系コーティング組成物を含浸した。次に、減圧容器内を
常圧に戻し、黒鉛成形体を取り出してジルコン系コーテ
ィング組成物含浸黒鉛成形体を得た。
Next, the obtained zircon-based coating composition was supplied into a vacuum container, and a cylindrical graphite molded body (diameter: 20°C mn, height: 20cm) that had been ultrasonically cleaned with acetone was placed in the zircon-based coating composition. After immersing the graphite molded body in water, the pressure inside the vacuum vessel was reduced to 5 Torr to impregnate the zircon-based coating composition into the graphite molded body. Next, the pressure inside the vacuum container was returned to normal pressure, and the graphite molded body was taken out to obtain a graphite molded body impregnated with a zircon-based coating composition.

得られたジルコン系コーティング組成物含浸黒鉛成形体
を室温にて24時間自然乾燥した後、加熱容器内にて1
00℃、24時間乾燥し、さらに窒素雰囲気下で150
0℃、1時間処理してジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体
を得た。
The obtained graphite molded body impregnated with the zircon-based coating composition was naturally dried at room temperature for 24 hours, and then heated in a heating container for 1 hour.
Dry at 00℃ for 24 hours, and then dry at 150℃ under nitrogen atmosphere.
After treatment at 0° C. for 1 hour, a zircon-based oxide-coated graphite molded body was obtained.

得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を用いて、前
記測定法に基づき、重量減少率を測定し、結果を第1表
に示した。
Using the obtained zircon-based oxide-coated graphite molded body, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 1.

実施例16 第1表に示した通り、イソプロピルアルコールの添加量
を変えた他は実施例1と同様にしてジルコン系コーティ
ング組成物を得た。
Example 16 As shown in Table 1, a zircon-based coating composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of isopropyl alcohol added was changed.

得られたジルコン系コーティング組成物に第1表に示し
た所定量のジルコン粉末(平均粒径1μm)を添加し、
室温で1時間、攪拌速度1000rpmで攪拌してジル
コン粉末含有ジルコン系コーティング組成物を得た。
Adding a predetermined amount of zircon powder (average particle size 1 μm) shown in Table 1 to the obtained zircon-based coating composition,
The mixture was stirred at room temperature for 1 hour at a stirring speed of 1000 rpm to obtain a zircon-based coating composition containing zircon powder.

得られたジルコン粉末含有ジルコン系コーティング組成
物を用いて、前記測定法に基づき、各物性を測定し、結
果を第1表に示した。
Using the obtained zircon powder-containing zircon-based coating composition, each physical property was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 1.

上記ジルコン粉末含有ジルコン系コーティング組成物を
用い、実施例1と同様にしてジルコン系酸化物被覆黒鉛
成形体を得た。
A zircon-based oxide-coated graphite molded body was obtained in the same manner as in Example 1 using the above-mentioned zircon-based coating composition containing zircon powder.

得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を用いて、前
記測定法に基づき、重量減少率を測定し、結果を第1表
に示した。
Using the obtained zircon-based oxide-coated graphite molded body, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 1.

比較例1〜8 第2表に示した通り、組成物中の構成材料の添加量を変
えた他は実施例1と同様にしてジルコン系コーティング
組成物を得た。
Comparative Examples 1 to 8 As shown in Table 2, zircon-based coating compositions were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amounts of the constituent materials in the composition were changed.

得られたジルコン系コーティング組成物を用いて、前記
測定法に基づき、各物性を測定し、結果を第2表に示し
た。
Using the obtained zircon-based coating composition, various physical properties were measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 2.

上記ジルコン系コーティング組成物を用い、実施例1と
同様にしてジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を得た。
A zircon-based oxide-coated graphite molded body was obtained in the same manner as in Example 1 using the above-mentioned zircon-based coating composition.

得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を用いて、前
記測定法に基づき、重量減少率を測定し、結果を第2表
に示した。
Using the obtained zircon-based oxide-coated graphite molded body, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 2.

比較例9 第2表に示した通り、ジルコン粉末の添加量を変えた他
は実施例15と同様にしてジルコン粉末含有ジルコン系
コーティング組成物を得た。
Comparative Example 9 As shown in Table 2, a zircon-based coating composition containing zircon powder was obtained in the same manner as in Example 15, except that the amount of zircon powder added was changed.

得られたジルコン粉末含有ジルコン系コーティング組成
物を用いて、前記測定法に基づき、各物性を測定し、結
果を第2表に示した。
Using the obtained zircon powder-containing zircon-based coating composition, each physical property was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 2.

上記ジルコン粉末含有ジルコン系コーティング組成物を
用い、実施例1と同様にしてジルコン系酸化物被覆黒鉛
成形体を得た。
A zircon-based oxide-coated graphite molded body was obtained in the same manner as in Example 1 using the above-mentioned zircon-based coating composition containing zircon powder.

得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体を用いて、前
記測定法に基づき、重量減少率を測定し、結果を第2表
に示した。
Using the obtained zircon-based oxide-coated graphite molded body, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and the results are shown in Table 2.

(以下余白) 比憂jLL皇 実施例1で用いたのと同様の黒鉛成形体を使用して、前
記測定法に基づき、重量減少率を測定したところ、3.
5wt%であった。
(The following is a blank space) Using a graphite molded body similar to that used in Example 1, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and the results were 3.
It was 5wt%.

比ILLI− ジルコン系コーティング組成物をアルミナ濃度7重量%
のアルミナコロイドの水分散液(触媒化成社製、商品名
;カタロイドAS−3)に変えた他は実施例1と同様に
してアルミナコロイド含浸黒鉛成形体を得た。
ILLI-Zircon based coating composition with alumina concentration of 7% by weight
An alumina colloid-impregnated graphite molded body was obtained in the same manner as in Example 1, except that the aqueous dispersion of alumina colloid (manufactured by Catalyst Kasei Co., Ltd., trade name: Cataloid AS-3) was used.

得られたアルミナコロイド含浸黒鉛成形体を室温にて2
4時間自然乾燥した後、加熱容器内にて150℃、1時
間乾燥してアルミナ被覆黒鉛成形体を得た。
The obtained alumina colloid-impregnated graphite molded body was heated at room temperature for 2
After air drying for 4 hours, it was dried in a heating container at 150° C. for 1 hour to obtain an alumina-coated graphite molded body.

得られたアルミナ被覆黒鉛成形体を用いて、前記測定法
に基づき、重量減少率を測定したところ、3.1wt%
であった。
Using the obtained alumina-coated graphite molded body, the weight loss rate was measured based on the measurement method described above, and it was found to be 3.1 wt%.
Met.

比較例12 ジルコン系コーティング組成物をシリカ濃度30重量%
のシリカコロイドのアルコール分散液(触媒化成社製、
商品名;03CAL)に変えた他は実施例1と同様にし
てシリカコロイド含浸黒鉛成形体を得た。
Comparative Example 12 Zircon-based coating composition with silica concentration of 30% by weight
Alcohol dispersion of silica colloid (manufactured by Catalyst Kasei Co., Ltd.,
A graphite molded body impregnated with silica colloid was obtained in the same manner as in Example 1 except that the product name was changed to 03CAL).

得られたシリカコロイド含浸黒鉛成形体を室温にて24
時間自然乾燥した後、加熱容器内にて150℃、1時間
乾燥してシリカ被覆黒鉛成形体を得た。
The obtained silica colloid-impregnated graphite molded body was heated at room temperature for 24 hours.
After air drying for an hour, it was dried in a heating container at 150°C for 1 hour to obtain a silica-coated graphite molded body.

得られたシリカ被覆黒鉛成形体を用いて、前記測定法に
基づき、重量減少率を測定したところ、2.9wt%で
あった。
Using the obtained silica-coated graphite molded body, the weight reduction rate was measured based on the measurement method described above and found to be 2.9 wt%.

(発明の効果) 本発明のジルコン系コーティング組成物の構成は前記し
た通りであり、特定量の、ジルコニウムテトラアルコキ
シド、テトラアルコキシシラン、ジアミン化合物、有機
溶媒ならびに水よりなるため、容易にコーティングがで
き、長期間保存可能であり、かつ上記ジルコン系コーテ
ィング組成物から得られる塗膜は、初期密着性、耐沸騰
水性および耐酸性が優れる。
(Effects of the Invention) The composition of the zircon-based coating composition of the present invention is as described above, and since it is composed of specific amounts of zirconium tetraalkoxide, tetraalkoxysilane, diamine compound, organic solvent, and water, it can be easily coated. The zircon-based coating composition can be stored for a long period of time, and the coating film obtained from the zircon-based coating composition has excellent initial adhesion, boiling water resistance, and acid resistance.

上記ジルコン系コーティング組成物は、金属、プラスチ
ック、木材、紙、セメント、黒鉛等の被覆に好適に使用
される。
The above-mentioned zircon-based coating composition is suitably used for coating metals, plastics, wood, paper, cement, graphite, and the like.

本発明2のジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体の製造方法
においては、上記ジルコン系コーティング組成物を用い
ているので、ジルコン系酸化物が被覆された黒鉛成形体
が容易に得られ、得られたジルコン系酸化物被覆黒鉛成
形体は耐熱性が優れる。
In the method for producing a zircon-based oxide-coated graphite molded body according to the second invention, since the above-mentioned zircon-based coating composition is used, a graphite molded body coated with a zircon-based oxide can be easily obtained. Zircon-based oxide-coated graphite molded bodies have excellent heat resistance.

上記ジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体は、金属溶解用ル
ツボ、焼成用治具等に好適に使用される。
The zircon-based oxide-coated graphite molded body is suitably used for metal melting crucibles, firing jigs, and the like.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(a)一般式Zr(OR^1)_4(式中、R^1
は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基を示す)で表される
ジルコニウムテトラアルコキシド、 (b)一般式Si(OR^2)_4(式中、R^2は炭
素数1〜5の脂肪族炭化水素基を示す)で表されるテト
ラアルコキシシラン、 (c)エチレンジアミンおよびエチレンジアミン誘導体
からなる群より選ばれる一種以上のジアミン化合物 (d)有機溶媒および (e)水を含有するジルコン系コーティング組成物であ
り、上記組成物中の各成分のモル比が、(b)/(a)
=0.2〜9、(c)/(a)=0.5〜6、(d)/
((a)+(b))=0.05〜500および(e)/
((a)+(b))=0.02〜2であるジルコン系コ
ーティング組成物。 2、特許請求の範囲第1項記載のジルコン系コーティン
グ組成物を、黒鉛成形体に塗布または含浸し、乾燥する
ことをを特徴とするジルコン系酸化物被覆黒鉛成形体の
製造方法。
[Claims] 1. (a) General formula Zr(OR^1)_4 (wherein R^1
represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms), (b) General formula Si(OR^2)_4 (wherein R^2 is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms (d) an organic solvent; and (e) water. and the molar ratio of each component in the composition is (b)/(a)
=0.2~9,(c)/(a)=0.5~6,(d)/
((a)+(b))=0.05~500 and (e)/
A zircon-based coating composition in which ((a)+(b))=0.02-2. 2. A method for producing a zircon-based oxide-coated graphite molded body, which comprises applying or impregnating the zircon-based coating composition according to claim 1 onto a graphite molded body, and drying it.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012531417A (en) * 2009-06-26 2012-12-10 アンガス ケミカル カンパニー Polyhydroxydiamines as low odor, low VOC multifunctional additives for paints and coatings

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