JPH05132646A - 無機質塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】金属基材の塗装に適した、耐熱性、加工性、耐
食性、離型性、耐汚染性に優れた無機質塗料組成物。 【構成】アルミニウムなどの水溶性多価金属リン酸塩化
合物と、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂
と、シリカなどの無機質充填剤を配合して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水溶性多価金属リン酸
塩化合物系塗料にフッ素樹脂を配合した無機質塗料組成
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】水溶性多価金属リン酸塩化合物をバイン
ダーとする無機質塗料は、塗膜が硬く、もろいため加工
性が悪い欠点があり、また水溶性多価金属リン酸塩化合
物が皮膜を形成するときに、多数の気孔が発生して、水
の浸入を防止できず、耐食性が劣る欠点がある。

【０００３】一方、フッ素樹脂を用いた塗膜は、耐熱性
が無機質塗料に比べ劣る欠点があり、また鉄、アルミニ
ウム処理鋼板、アルミニウム、ステンレス鋼の金属基材
の金属表面をサンドブラストやエッチングにより荒らす
か、金属溶剤によりアンカーパタンを付けた後、プライ
マ−を塗布し、上塗り塗料で仕上げなければ密着しない
ため工程が複雑になるという欠点がある。

【０００４】また、特開昭５０−３４３２には、フッ素
樹脂分散液、鉱酸の金属またはアンモニウム塩およびリ
ン酸の溶液を配合した、下塗り用塗料組成物が記載され
ているが、この塗料は、液の安定性の面から塗装現場に
おいて、フッ素樹脂を含むリン酸および鉱酸の塩を含む
液を混合して使用しなければならないとか、塗布に際し
て、塗料が基板と反応してガスが発生し発泡を生じると
か、塗膜の乾燥時にふくれを生じやすいといった使用上
の難点があるうえ、下地をサンドプラスト等の方法で予
め粗面化しておかなければ良好な接着性が得られないと
いった工程の複雑さがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、たとえば
鉄、アルミニウム処理鋼板、アルミニウム、ステンレス
鋼、亜鉛メッキ鋼板等の金属基材の塗装に適し、耐熱
性、加工性、耐食性、離型性、耐汚染性に優れた無機質
塗料組成物を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本件発明者は、鋭意研究
の結果、上記のごとき従来技術の欠点を解決し、鉄、ア
ルミニウム処理鋼板、アルミニウム、ステンレス鋼等の
金属基材表面になんら特別の表面処理加工を加えること
なく、充分な密着性を有し、耐熱性、加工性、耐食性、
離型性、耐汚染性を有する塗料組成物を発明するに至っ
た。すなわち、水溶性多価金属リン酸塩化合物とフッ素
樹脂と無機質充填剤を配合することにより、かかる機能
を有する塗料組成物を得ることができた。

【０００７】本発明に使用される水溶性多価金属リン酸
塩化合物は、塗膜のバインダーとしての作用を有し、塗
膜硬化時にリン酸塩の無機ポリマーの骨格を形成する。
かかる水溶性多価金属リン酸塩化合物としては、特にこ
れに限定されるものではないが、アルミニウム、カルシ
ウム、マグネシウム、亜鉛、鉄等の水溶性リン酸塩化合
物を挙げることができる。特にアルミニウムの水溶性リ
ン酸塩化合物が好ましい。これら水溶性多価金属リン酸
塩化合物は単独もしくは２種以上の混合の形態で使用し
てよい。また水溶液の状態で使用してもよく、粒体状に
しておき使用時に水を混合し、溶解して使用してもよ
い。

【０００８】水溶性多価金属リン酸塩化合物の配合割合
は、塗料組成物中の固形分換算で１〜５０重量％、好ま
しくは５〜４０重量％である。１重量％未満となると、
塗膜の密着性が低下し、クラックが発生しやすくなる。
一方、５０重量％を超えると、塗膜に発泡クラックを生
じやすくなり、密着性が低下するという不都合を生じる
ようになり、好ましくない。

【０００９】本発明の構成成分の１つであるフッ素樹脂
は、塗膜の加熱硬化時に溶融して水溶性多価金属リン酸
塩化合物の硬化に際して形成された気孔を減少消滅する
とともに、塗膜に撥水性および加工性を付与する働きを
有する。かかるフッ素樹脂粉末としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニールエーテル共重合体、テトラフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラ
フルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリクロロトリ
フルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化
ビニール等が挙げられる。フッ素樹脂粉末としては、特
に、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン−パーフルオロアルキルビニールエーテル共重合
体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体が好ましい。フッ素樹脂は塗料組成物中の固
形分換算で０．５〜９５重量％、好ましくは２〜８０重
量％の範囲で使用される。０．５重量％未満になると、
塗膜の撥水性や加工性に効果が少ない。一方、９５重量
％以上になると、相対的にバインダー量が低下して塗膜
の密着性が低下する。

【００１０】フッ素樹脂は粉末を予め水に分散させる
か、市販のフッ素樹脂エマルジョンを使用することがで
きる。

【００１１】無機質充填剤は、塗膜に優れた硬度と耐熱
性を付与する。本件発明者の研究の結果、無機質充填剤
を使用することにより、塗膜硬化時の発泡を抑えるとと
もに基材との密着性を向上させる働きがあることを見い
だした。無機質充填剤としては耐火性無機粉末、たとえ
ばシリカ、アルミナムライト、ジルコニア、ケイ酸ジル
コニウム、各種ガラス粉末、ガラス繊維、セラミックフ
ァイバーの粉砕物、顔料等が挙げられる。これらの粉末
の粒子径は特に限定されるものではないが、通常、粒径
０．１μｍ以上、好ましくは０．５μ以上のものが用い
られる。粒径０．１μｍ未満となると塗膜がち密になり
過ぎ、加熱硬化時に発泡を生じやすくなる傾向がある。
これを避けるためにはゆっくりと温度を上げるか低温で
長時間加熱するとかの方式がとられるが、実際的ではな
い。また耐熱性塗料の下塗り塗料として使用する場合等
には比較的大粒子を添加して使用することも可能であ
る。

【００１２】無機質充填剤の配合量としては塗料組成物
固形分換算で５〜９０重量％、好ましくは２０〜８５重
量％で使用される。５重量％未満になると発泡、クラッ
クを生じやすくなり、密着性が低下する不都合を生じ
る。一方、９０重量％以上になると無機質充填剤に対す
るバインダーおよびフッ素樹脂の割合が小さくなり、密
着性が低下するとか、クラックを発生しやすくなる等の
不都合を生じ好ましくない。

【００１３】その他、補助剤として、着色顔料無機質充
填剤の増粘剤、沈降防止剤、高沸点溶剤、レベリング剤
を添加することも可能である。

【００１４】水溶性多価金属リン酸塩化合物の硬化温度
を下げる目的で、多価金属水酸化物等の硬化剤を添加
し、耐水性をより高めることも可能である。

【００１５】無機質塗料組成物を基材へ塗装する方法と
しては、本発明の範囲を限定するものではないが、通常
の塗料の塗装におけると同じく、基材表面を空焼きおよ
びアルカリ脱脂等により清浄にした後、スプレー、刷
毛、ローラー、浸漬等により公知の塗装方法で行われ
る。

【００１６】塗布された無機質塗料組成物は予備乾燥し
た後、水溶性多価金属リン酸塩化合物の硬化温度および
フッ素樹脂の熱溶融温度ならびに分解温度を考慮して、
２５０〜５００℃の範囲内で加熱硬化させる。

【００１７】本発明の無機質塗料は、鉄、アルミニウム
処理鋼板、アルミニウム、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼
板等の金属基材の塗料として極めて有効に利用できる。

【００１８】以下に実施例により本発明の効果を説明す
る。各例中の％は重量％であり、部は重量部である。

【００１９】実施例はＮＯ．１〜７に示し、比較例はＮ
Ｏ．８〜１１に示す。

【００２０】（フッ素樹脂分散液の製造）水１００部に
フッ素樹脂粉末５０部を加え、さらに界面活性剤１部、
分散剤１部を添加したスラリーをボールミルに入れ５時
間混合してフッ素樹脂分散液を調整した。

【００２１】（塗料の製造、塗装方法）表１に示す組成
物を水で希釈し、ボールミルで３０分間混合し塗料を製
造した。塗料をスプレー方式にて表面を清浄にしたステ
ンレス鋼ＳＵＳ３０４基材上に塗布し、１００℃で予備
乾燥した後、３８０℃で１０分間加熱硬化を行い、塗膜
膜厚約３０μｍの塗装片を作成した。この表１におい
て、フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンを使用
した。ただし、実施例ＮＯ．６は市販のポリテトラフル
オロエチレン エマルジョンを、実施例ＮＯ．７はテト
ラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニールエ
ーテル共重合体をボールミルで混合した分散液を用い
た。黒色顔料は酸化鉄を主成分として含む複合酸化物を
使用した。組成は、固形分換算重量％を示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】（塗膜物性）表２に得られた塗膜の物性を
示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】（表２の塗膜評価方法） 密着性 日本工業規格ＪＩＳ Ｋ−５４００に準じて、組成物を
塗布した後で、ナイフで切り目をつけ、１ｍｍごばん目
を作って１００ケの領域を作成後、セロハンテープで剥
離テストを行う。 〇…ごばん目の剥離がないもの。 △…５０％以内の剥離が認められるもの。 ×…全面剥離が認められるもの。

【００２６】屈曲性 日本工業規格ＪＩＳ Ｋ−５４００に準じて、屈曲時の
曲率の直径を４ｍｍφでテストを行い、屈曲した角度を
測定する。

【００２７】撥水性 組成物を塗布して４５°の傾斜を保った試験片の上に、
メスピペットで０．１ｍｌの蒸留水を滴下して、１０ｃ
ｍの長さを流下させ、液滴の状態を観察する。 １…液滴の跡および流下跡を残さないもの。 ２…液滴の跡を残さず、連続した流下跡を残すが水滴の
幅より狭く、すぐ消失するもの。 ３…液滴の跡を残さず、連続した流下跡を残すが水滴の
幅より狭くすぐに消失しないもの。 ４…液滴の跡を残し、連続した流下跡を残すが水滴の幅
より狭いもの。 ５…液滴の跡を残し、吸い込まれるもの。

【００２８】耐熱性 ４００℃の熱風循環式電気炉中で５時間保持した塗膜の
状態を試験前と比較観察する。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性多価金属リン酸塩化合物とフッ素
   樹脂と無機質充填剤を配合した無機質塗料組成物。
2. 【請求項２】 各成分の割合が 水溶性多価金属リン酸塩化合物 １ 〜５０重量％ フッ素樹脂 ０．５〜９５重量％ 無機質充填剤 ５ 〜９０重量％ から成り、さらに必要に応じて増粘剤や沈降防止剤等の
   補助剤を配合して成ることを特徴とする請求項１記載の
   無機質塗料組成物。
3. 【請求項３】 水溶性多価金属リン酸塩化合物としてア
   ルミニウム、カルシウム、マグネシウムのリン酸塩から
   選ばれた単独または２以上の混合物を使用することを特
   徴とする請求項１記載の無機質塗料組成物。
4. 【請求項４】 フッ素樹脂として粉末またはエマルジョ
   ンを使用することを特徴とする請求項１記載の無機質塗
   料組成物。
5. 【請求項５】 無機質充填剤として粒径０．１μｍ以上
   の耐熱性無機質粉末を使用することを特徴とする請求項
   １記載の無機質塗料組成物。