JPH06116512A - Production of low-temperature curable inorganic coating agent and method for forming low-temperature curable inorganic coating layer - Google Patents

Production of low-temperature curable inorganic coating agent and method for forming low-temperature curable inorganic coating layer

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JPH06116512A
JPH06116512A JP27163392A JP27163392A JPH06116512A JP H06116512 A JPH06116512 A JP H06116512A JP 27163392 A JP27163392 A JP 27163392A JP 27163392 A JP27163392 A JP 27163392A JP H06116512 A JPH06116512 A JP H06116512A
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powder
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Inventor
Sumio Tanabe
澄生 田辺
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T T SHII KK
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Abstract

PURPOSE:To provide a low-temperature curable inorganic coating agent and a coated layer having excellent coating strength, weather resistance, acid resistance, stain resistance, water resistance, chemical resistance, abrasion resistance, luster and light-reflectance and useful for the surface-coating of a substrate such as metal, ceramic, concrete and glass. CONSTITUTION:The coating agent is produced by successively mixing 100 pts.wt. of fine silicon powder with 4,000-600 ptswt. of an alkali silicate, 8,000-2,000 pts.wt. of water, 10-1 pt.wt. of smectite powder, 30-3 pts.wt. of zinc oxide and <=10 pts.wt. of lithium aluminosilicate powder and one or more compounds selected from alumina, zirconia and silicon oxide, crushing and mixing the mixture to obtain a mixed liquid, adding 600-50 pts.wt. of an aqueous solution containing 20-0.5wt.% of one or more kinds of water-soluble compounds of lithium, potassium, barium, strontium or cesium and thoroughly stirring and mixing the product.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコーティング剤の製造方
法及びコーティング層の形成方法に関し、特に金属、セ
ラミック、セメント・コンクリート、硝子等の基板表面
に強固で耐候性、耐酸性、耐汚染性、耐水性、耐薬品
性、耐摩耗性に優れ、かつ多彩色性と光沢性を有し、光
反射性に優れた低温硬化型無機コーティング層を形成す
る方法及び同方法に使用されるコーティング剤の製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a coating agent and a method for forming a coating layer, and particularly to a substrate surface of metal, ceramic, cement / concrete, glass or the like which is strong and has weather resistance, acid resistance and stain resistance. A method for forming a low temperature curing type inorganic coating layer having excellent water resistance, chemical resistance and abrasion resistance, and having multicolor and gloss properties and excellent light reflectivity, and a coating agent used in the method. The present invention relates to a manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来のコ
ーティング剤においては、 (1)一般的な低火度釉としては、琺瑯釉が挙げられ
る。この琺瑯釉は鉛化合物やほう珪酸ガラスなどが使用
されている。これらの釉は、金属やセラミックス素材の
表面に塗布されて、通常700〜850℃で熔融しコー
ティング層を形成する。用途は、従来から湯槽用や七宝
としての装飾用として公知であり、最近では耐酸性雨対
策として外装用材の表面コーティング材として開発さ
れ、使用されつつある。 (2)陶磁器やタイルの表面に用いられる釉としては、
古くから珪酸塩鉱物を主原料とした釉があり、焼成温度
は1200℃前後でガラス化して堅固な膜を形成する
か、又は素地の表面に化粧土を掛けた上に、この釉薬を
添付して焼成を行ってガラス化する方法がある。 (3) 有機塗料としては、アクリル、エポシキ、ポリウ
レタン系などが使用されている。これらはいずれも二液
性であり下地に有機シリコン系(オルガノシラン系のオ
リゴマー)又はスチレンモノマーなどで吸湿防止を行っ
た表面に、2〜3回添付して常湿か低温度加熱のもとで
コーティング層を形成させる。 (4) 以上(1)〜(3)の他、最近では各種の低温度硬化
型一液性無換コーティング剤が市販されているがそれら
はいずれも溶媒にアルコール系や耐酸エチルなど有機系
の溶媒を使用したコーティング剤である。
2. Description of the Related Art In conventional coating agents, (1) enamel glaze is mentioned as a general low-grade glaze. Lead compounds and borosilicate glass are used for this enamel glaze. These glazes are applied to the surface of a metal or ceramic material and usually melt at 700 to 850 ° C. to form a coating layer. The application has been conventionally known as a bathtub or a decoration as a cloisonne, and has recently been developed and used as a surface coating material for exterior materials as a measure against acid rain. (2) As the glaze used on the surface of ceramics and tiles,
There has been a glaze made mainly of silicate minerals for a long time, and it is vitrified at a firing temperature of around 1200 ° C to form a firm film, or a glaze is attached to the surface of the base material and the glaze is attached. There is a method of firing to vitrify. (3) As the organic paint, acrylic, epoxy, polyurethane type, etc. are used. All of these are two-part liquids, and are attached to the surface protected by moisture absorption with an organosilicon-based (organosilane-based oligomer) or styrene monomer for 2 to 3 times under normal humidity or low temperature heating. To form a coating layer. (4) In addition to the above (1) to (3), various low-temperature curing type one-component exchangeable coating agents have recently been marketed, but all of them use organic solvents such as alcohols and ethyl acid resistant solvents. It is a coating agent using a solvent.

【0003】しかしながら上記の従来製品は次のような
多くの技術的経済的欠陥を有する。 (1) ほうろう釉の基準焼成温度としては、一般的に鋼
板ほうろう800〜850℃、鋳鉄ほうろう900〜9
50℃、アルミニウムほうろう500〜550℃であ
る。今日耐酸性と大型外装材の需要が多く、その基板材
の大部分はステンレスの使用に限定されるが、2〜3年
後から表面の汚染問題が発生してきている。 さらには
施釉時の鉛対策による設備と排水処理対策、作業後の鉛
釉の処理・処分が不可欠となり、その対策に多くの経費
を必要とする。また外装材へのコーティング膜からの鉛
溶出も心配される。一方、この鉛釉をセラミック素材に
使用する場合、クラックの発生をともなうこと、また現
代では大型のセラミック基板材の製造が困難であること
などから、セラミックの表面コーティングは可能性が少
ないこと、また石材は加熱処理が出来ないことなどから
使用素材はきわめて限定される。 (2) 一般の珪酸塩鉱物を主原料とした釉薬は、1,2
00℃前後の加熱を必要とするため、製造設備がきわめ
て高価である。また現在ではセラミックの大形板への使
用は困難である。また金属、石材、硝子への適用は、焼
成温度が高いために使用できないなど多くの問題があ
る。 (3) 有機塗料は添付作業時に有機溶剤による労働衛生
上の問題や、火気に対しては一般に200℃以上の温度
では燃焼して有機高分子やや溶剤による有毒ガスの発生
をともなう。またコーティング層形成に当たっては、下
地材とともに2〜3層程度添付されるため、3,000
円/m2程度の費用が必要となるなど低価額な塗料とは言
い難い。 (4) 最近市販されはじめた無機コーティング剤は、使
用する際に溶媒を使用する。この溶媒は一般に有機物を
ベースにしたものが多く、その販売価額は2〜3万円/
lと非常に高価である。しかも300℃、30分処理の
結果で表面強度はH〜9H範囲とされており、引っ掻き
強度が小さい。また溶媒がアルコールや酢酸エチル等の
ために、コーティング層形成時は揮発するため作業環境
が悪く、かつ処理のための設備費が増大する。
However, the above conventional products have many technical and economic defects as follows. (1) As the standard firing temperature of enamel glaze, steel plate enamel is generally 800 to 850 ° C., cast iron enamel 900 to 9
The temperature is 50 ° C, and the aluminum enamel is 500 to 550 ° C. Today, there is a great demand for acid resistance and large exterior materials, and most of the substrate materials are limited to the use of stainless steel, but the surface contamination problem has been occurring after a few years. Furthermore, it is indispensable to install equipment and wastewater treatment measures for lead glazing during glazing, and to treat and dispose of lead glaze after the work, which requires a lot of expense. In addition, there is concern about the elution of lead from the coating film on the exterior material. On the other hand, when this lead glaze is used as a ceramic material, it is accompanied by cracks and it is difficult to manufacture a large-sized ceramic substrate material in modern times. Since stone materials cannot be heat treated, the materials used are extremely limited. (2) The glaze mainly made of common silicate minerals is 1,2
Since it requires heating at around 00 ° C, the manufacturing equipment is extremely expensive. At present, it is difficult to use ceramics for large plates. Further, application to metals, stone materials, and glass has many problems such that it cannot be used because of high firing temperature. (3) Organic paints are accompanied by industrial hygiene problems due to organic solvents during attachment work, and are generally burned at a temperature of 200 ° C or higher with respect to fire, and organic polymers and some solvents generate toxic gas. When forming the coating layer, about 2-3 layers are attached together with the base material, so 3,000
It is hard to say that it is a low-priced paint because it costs about ¥ / m 2 . (4) Inorganic coating agents that have recently begun to be marketed use a solvent when used. Many of these solvents are generally based on organic substances, and the selling price is 20,000 yen / 30,000.
l and very expensive. Moreover, as a result of the treatment at 300 ° C. for 30 minutes, the surface strength is in the range of H to 9H, and the scratch strength is small. Further, since the solvent is alcohol, ethyl acetate or the like, it is volatilized when the coating layer is formed, so that the working environment is bad and the equipment cost for the treatment is increased.

【0004】本発明者は、前記の問題点を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、これらの欠陥をすべて解決した発
明を完成した。すなわち本発明に係るコーティング剤
は、(1)有機物を全く含まず完全な無機物質からなり、
溶媒は水であるために乾燥・加熱に際して脱水のみで無
臭無害であり、(2)コーティング層の形成温度は常温か
ら500℃(特に好ましくは、150〜300℃。)と
低温度であり、(3)コーティング層硬度は2〜6(モー
ス硬度)を確保でき、(4)耐候性、耐酸性、耐水性、耐
薬品性、耐摩耗性、耐熱性に富み、塗着された油性マジ
ック等は溶媒による拭き取りで簡単に消し去ることが可
能であり、またこのコーティング剤に酸化チタン、酸化
鉄で着色すれば多彩色を有するコーティング層が得られ
る。また、(5)該コーティング剤はスプレーやハケ塗り
などで基板上に自由に塗布することが可能であり、しか
も同一のコーティング剤で数回塗布が可能であり、一般
に2〜3回の塗布で50〜100ミクロンの膜厚が得ら
れる。さらには接着強度が大きい。(6)塗布対象の基板
となる素材としては、金属(鉄、ステンレス、アルミニ
ウムなど)、セラミック、セメント、コンクリート、石
材及び硝子等を主体とする、有機高分子素材以外はすべ
て使用可能である。(7)該コーティング剤の製造原価は
500〜1,000円/kgと安値であり、かつ一回のコ
ーティング層量は600g〜1kg/m2である。以上のよ
うに優れた特性の新規なコーティング剤と、その塗布、
乾燥・加熱によるコーティング層形成の開発に成功した
のである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has completed an invention that solves all of these defects. That is, the coating agent according to the present invention comprises (1) a complete inorganic substance containing no organic matter,
Since the solvent is water, it is odorless and harmless only by dehydration during drying and heating, and (2) the temperature for forming the coating layer is as low as room temperature to 500 ° C. (particularly preferably 150 to 300 ° C.), 3) The coating layer hardness can secure 2 to 6 (Mohs hardness), and (4) it has excellent weather resistance, acid resistance, water resistance, chemical resistance, abrasion resistance, heat resistance, and coated oil-based magic It can be easily erased by wiping with a solvent, and if this coating agent is colored with titanium oxide or iron oxide, a coating layer having various colors can be obtained. Further, (5) the coating agent can be freely applied on the substrate by spraying or brushing, and the same coating agent can be applied several times, and generally 2 to 3 times. Film thicknesses of 50-100 microns are obtained. Furthermore, the adhesive strength is high. (6) As the material for the substrate to be coated, all materials other than organic polymer materials, which are mainly composed of metal (iron, stainless steel, aluminum, etc.), ceramics, cement, concrete, stone material, glass, etc., can be used. (7) The manufacturing cost of the coating agent is as low as 500 to 1,000 yen / kg, and the amount of coating layer per time is 600 g to 1 kg / m 2 . As described above, the new coating agent with excellent properties and its application,
We succeeded in developing the coating layer formation by drying and heating.

【0005】すなわち本発明は、(1)シリコン微粉末
100重量部に対して、珪酸アルカリ(例えば、珪酸ナ
トリウム又は/及び珪酸カリウム)4,000〜600
重量部(好ましくは、2,000〜1,000重量部)
及び水8,000〜2,000重量部(好ましくは、
5,000〜3,000重量部)を加えて十分に撹拌・
混合し、これにスメクタイト粉末を10〜1重量部(好
ましくは、8〜2重量部)を添加して十分に粉砕・混合
する第1工程と、第1工程で得られた混合液に酸化亜鉛
30〜3重量部(好ましくは20〜5重量部)を添加
し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のうちの
一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末10重
量部以下(好ましくは5〜1重量部)を加えて再び粉砕
・混合する第2工程と、第2工程で得られた混合液に、
リチウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又は
セシウムの水溶性化合物の1種以上を20〜0.5重量
%(好ましくは15〜1重量%)含有する水溶液を60
0〜50重量部(400〜100重量部)加えて十分に
撹拌・混合する第3工程と、からなることを特徴とする
常温〜500℃(好ましくは150〜300℃)にて乾
燥・加熱することにより強固なコーティング層を生成す
る低温硬化型無機コーティング剤の製造方法、及び
That is, according to the present invention, (1) an alkali silicate (for example, sodium silicate and / or potassium silicate) 4,000 to 600 is added to 100 parts by weight of silicon fine powder.
Parts by weight (preferably 2,000 to 1,000 parts by weight)
And 8,000 to 2,000 parts by weight of water (preferably,
Add 5,000 to 3,000 parts by weight) and stir well.
Zinc oxide is added to the first step in which 10 to 1 parts by weight (preferably 8 to 2 parts by weight) of smectite powder is mixed and sufficiently pulverized and mixed, and the mixed solution obtained in the first step is mixed. 30 to 3 parts by weight (preferably 20 to 5 parts by weight) is added, and one or more of alumina, zirconia or silicon oxide and 10 parts by weight or less (preferably 5 to 1 parts by weight) of lithium aluminosilicate powder are further added. In addition to the second step of pulverizing and mixing again, and the mixed liquid obtained in the second step,
An aqueous solution containing 20 to 0.5% by weight (preferably 15 to 1% by weight) of one or more water-soluble compounds of lithium, calcium, barium, strontium or cesium is used.
A third step of adding 0 to 50 parts by weight (400 to 100 parts by weight) and thoroughly stirring and mixing, and drying and heating at room temperature to 500 ° C (preferably 150 to 300 ° C). A method for producing a low-temperature-curable inorganic coating agent which produces a strong coating layer by the method, and

【0006】(2)シリコン微粉末100重量部に対し
て、珪酸アルカリ(例えば、珪酸ナトリウム又は/及び
珪酸カリウム)4,000〜600重量部(好ましく
は、2,000〜1,000重量部)及び水8,000
〜2,000重量部(好ましくは、5,000〜3,0
00重量部)を加えて十分に撹拌・混合し、これにスメ
クタイト粉末を10〜1重量部(好ましくは、8〜2重
量部)を添加して十分に粉砕・混合する第1工程と、第
1工程で得られた混合液に酸化亜鉛30〜3重量部(好
ましくは20〜5重量部)を添加し、さらにアルミナ、
ジルコニア又は酸化珪素のうちの一種以上及びリチウム
アルミノシリケートの粉末10重量部以下(好ましくは
5〜1重量部)を加えて再び粉砕・混合する第2工程
と、第2工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウ
ム、バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化
合物の1種以上を20〜0.5重量%(好ましくは15
〜1重量%)含有する水溶液を600〜50重量部(4
00〜100重量部)加えて十分に撹拌・混合する第3
工程と、第3工程で得られた混合液を、金属、セラミッ
ク、セメント・コンクリート、石材、ガラス等の基板表
面に塗布した後、常温〜500℃(好ましくは150〜
300℃)にて乾燥・加熱する第4工程と、からなるこ
とを特徴とする低温硬化型無機コーティング層の形成方
法である。なお、上記において、コーティング剤中に
は、微粉末の酸化鉄、酸化チタン等からなる顔料(例え
ば、市販の粒径0.5μm以下の無機顔料)を添加混合
することも好ましく、これによって着色コーティング層
を形成することもできる。
(2) 4,000 to 600 parts by weight (preferably 2,000 to 1,000 parts by weight) of alkali silicate (for example, sodium silicate and / or potassium silicate) per 100 parts by weight of silicon fine powder. And water 8,000
To 2,000 parts by weight (preferably 5,000 to 3,0)
00 parts by weight) and sufficiently agitated and mixed, and 10 to 1 parts by weight (preferably 8 to 2 parts by weight) of smectite powder is added thereto, and sufficiently pulverized and mixed; 30 to 3 parts by weight of zinc oxide (preferably 20 to 5 parts by weight) is added to the mixed solution obtained in the first step, and then alumina,
A second step of adding one or more of zirconia or silicon oxide and 10 parts by weight or less (preferably 5 to 1 parts by weight) of powder of lithium aluminosilicate, and pulverizing and mixing again, and a mixed solution obtained in the second step And 20 to 0.5% by weight (preferably 15%) of one or more water-soluble compounds of lithium, calcium, barium, strontium or cesium.
~ 1 wt%) containing 600 to 50 parts by weight of an aqueous solution (4
(3) Add 100 to 100 parts by weight) and thoroughly stir and mix
After applying the mixed liquid obtained in the step and the third step to the surface of the substrate such as metal, ceramic, cement / concrete, stone, glass, etc., the temperature is room temperature to 500 ° C. (preferably 150 to
And a fourth step of drying and heating at 300 ° C.), which is a method for forming a low-temperature-curable inorganic coating layer. In the above, it is also preferable to add and mix a fine powder of a pigment such as iron oxide or titanium oxide (for example, a commercially available inorganic pigment having a particle size of 0.5 μm or less) to the coating agent. Layers can also be formed.

【0007】次に本発明に用いる各原料相互の反応等の
作用機序の概要について述べる。 (1) 一般にシリコンなどの半金属・半導体物質とアル
カリ溶液との反応は未解決なものが多いが、シリコンは
水酸化アルカリ溶液中で水素を発生しメタケイ酸イオン
を生じる。本発明研究によれば、第一工程における水酸
化アルカリ溶液は、珪酸アルカリ水を注加することによ
り形成される。この水酸化アルカリ溶液とシリコン微粉
末が反応して珪酸塩水和物とそれらのゲルの生成と促進
をうながし、同時に水素ガスを発生する。このシリコン
と珪酸アルカリとの反応によって生成されたゲルのコー
ティング層のX線回折パターンは図7に示すようにほと
んど非晶質である。この工程では、上記反応により生成
したゲルを含有するアルカリ性溶液中にスメクタイトを
配合した後、十分に粉砕・混合を行う。すなわち、粉砕
・混合を十分に行なえば、スメクタイトは極く微細な球
状状態を呈する。この球状の周囲を、第一工程で生成し
た反応生成物が取り囲み、加熱膨張を防ぎ安定した低温
度範囲の硬化が可能となる。さらに乾燥・加熱間におい
て発生する粒界間のクラックの発生は、コーティング層
形成実験による観察の結果から認められない。このシリ
コン−珪酸アルカリ−スメクタイト系の加熱変化により
新しい結晶の生成が認められる。この結晶は十分には同
定されないが、一部は最後まで存在するとみられる。こ
の結晶生成の状況は図8に掲げる。
Next, the outline of the mechanism of action such as the reaction between the raw materials used in the present invention will be described. (1) Generally, there are many unresolved reactions between a semi-metal / semiconductor material such as silicon and an alkaline solution, but silicon generates hydrogen in an alkaline hydroxide solution to generate metasilicate ions. According to the present invention, the alkali hydroxide solution in the first step is formed by pouring alkaline silicate water. This alkali hydroxide solution reacts with the silicon fine powder to promote the formation and promotion of silicate hydrates and their gels, and at the same time generate hydrogen gas. The X-ray diffraction pattern of the gel coating layer formed by the reaction between the silicon and the alkali silicate is almost amorphous as shown in FIG. In this step, smectite is mixed in an alkaline solution containing the gel produced by the above reaction, and then sufficiently pulverized and mixed. That is, if pulverization and mixing are sufficiently carried out, smectite takes on an extremely fine spherical state. The reaction product generated in the first step surrounds this spherical periphery, and it is possible to prevent thermal expansion and perform stable curing in a low temperature range. Further, the occurrence of cracks between grain boundaries that occur during drying and heating is not recognized from the results of observation by the coating layer formation experiment. The formation of new crystals is recognized by the heating change of this silicon-alkali silicate-smectite system. The crystals are poorly identified, but some appear to exist to the end. The state of this crystal formation is shown in FIG.

【0008】(2) 第二工程において、この溶液に配合
される酸化亜鉛は、正式にはZn1+δOであるために、
酸素に対して酸化亜鉛が δ 分だけ余分に存在している
ことを示している。この過剰分が結晶格子上の酸素原子
の欠陥によるものか、格子間にZn原子が過剰に入りこ
むためなのか、あるいはその両者であるのか研究がつく
されていない。しかし酸化亜鉛をこのアルカリ溶液とと
もに配合した後、粉砕・混合によるメカノケミカル効果
と乾燥・加熱による熱的作用により活性化され、橋かけ
的作用の網目修飾成分の役割を果たすとともに低温度に
よる接着の機能効果と耐水性の機能が発現するものと考
えられる。このことは反応形態として十分には解明され
ないが、最終的なコーティング層の物性試験の結果から
判断される。
(2) In the second step, since the zinc oxide compounded in this solution is formally Zn 1 + δ O,
It indicates that zinc oxide is present in excess of δ with respect to oxygen. It has not been studied whether this excess is due to the defect of oxygen atoms on the crystal lattice, whether Zn atoms excessively enter into the lattice, or both of them. However, after blending zinc oxide with this alkaline solution, it is activated by the mechanochemical effect of crushing and mixing and the thermal action of drying and heating, and plays the role of a network-modifying component for the cross-linking action as well as adhesion at low temperature. It is considered that functional effects and water resistance functions are exhibited. Although this is not fully clarified as a reaction mode, it is judged from the result of the physical property test of the final coating layer.

【0009】次いでこのゲル状水溶液に、基質としてア
ルミナ、ジルコニア、酸化珪素のうちの一種以上とリチ
ウムアルミノシリケート(例えば、スポンジュメン、ペ
タライト、ユークリプタイト等)の微粉末を加えること
によって、これらの基質粒子の四周もゲル状物質によっ
てほぼ均等に極く薄い層で囲われ、一部は網目形成に作
用し、また低膨張性の付与の役割を果たす。また、ゲル
状溶液を出来る限り量的に少量に抑制して、基質の配合
率を高めることにより、コーティング層形成時における
加熱温度を高めることができ、上限が500℃、好まし
くは300℃となるように配合率を調整することができ
る。一方、常温〜150℃付近でのコーティング層形成
を達成するには、上記基質の四周のゲル状溶液量を増量
すればよい。
Next, one or more of alumina, zirconia and silicon oxide and a fine powder of lithium aluminosilicate (eg spongemen, petalite, eucryptite, etc.) as a substrate are added to this gel-like aqueous solution to form these substrates. The four circumferences of the particles are also surrounded by a gel-like substance in a very thin layer almost uniformly, and some of them act to form a mesh and play a role of imparting low expansion. Further, by controlling the amount of the gel solution to be as small as possible and increasing the compounding ratio of the substrate, the heating temperature at the time of forming the coating layer can be increased, and the upper limit is 500 ° C, preferably 300 ° C. The blending ratio can be adjusted as described above. On the other hand, in order to achieve the formation of the coating layer at room temperature to around 150 ° C., the amount of the gel-like solution in the four rounds of the substrate may be increased.

【0010】このような配合によって常温から500℃
(好ましくは300℃)の乾燥・加熱温度範囲で強固な
コーティング層を形成させることが可能となる。この結
果、図9に掲げるように新しい結晶の生成が行なわれ
る。この結果は、K−Na−Si−O,Na−AL−Si−
O状結晶の他は添加した酸化チタンやアルミナ、ジルコ
ニア結晶の存在を示している。一方室温付近の硬化に際
してはコーティング層の表面光沢性は若干低下するが、
弱酸により表面の水素イオン濃度を調整することによっ
てコーティング層を形成させることができる。この場合
の弱酸はしゅう酸を当てることが好ましいが、表面の水
素イオン濃度はおおむね10〜11の範囲が望ましい。 (3)上記の、第二工程で得られた混合溶液に、着色材と
して酸化チタンあるいは酸化鉄の無機顔料を混合すれ
ば、白〜黒色間の色彩が多様に製造できる。一般に無機
顔料の平均粒度は0.5ミクロン以下であり、粒子形状
は球状や針状あるいはサイコロ状などが存在するため、
粉砕・混合の際にはほぼ球状に近い形状となるよう十分
な操作を行う。このようにすれば基板材の表面に、コー
ティング剤中の基質が動的な転がりを呈して円滑に塗布
が出来るし、またコーティング剤が自由表面を形成し易
い粘度を有するために膜厚が平均的に形成される。この
時の粘性はハケの場合には1,000〜1,700cps範
囲、スプレーの場合には200〜1,000cps範囲とす
ることが好ましい。
With such a composition, the temperature is from room temperature to 500 ° C.
It becomes possible to form a strong coating layer in the drying / heating temperature range (preferably 300 ° C.). As a result, new crystals are generated as shown in FIG. This result shows that K-Na-Si-O, Na-AL-Si-
In addition to the O-shaped crystals, the presence of added titanium oxide, alumina, and zirconia crystals is shown. On the other hand, the surface gloss of the coating layer is slightly reduced when cured near room temperature,
The coating layer can be formed by adjusting the hydrogen ion concentration on the surface with a weak acid. Oxalic acid is preferably applied as the weak acid in this case, but the hydrogen ion concentration on the surface is preferably in the range of about 10-11. (3) By mixing an inorganic pigment of titanium oxide or iron oxide as a coloring material with the mixed solution obtained in the second step, various colors of white to black can be produced. Generally, the average particle size of the inorganic pigment is 0.5 micron or less, and the particle shape is spherical, needle-shaped, or dice-shaped.
When crushing and mixing, perform sufficient operation so that the shape becomes almost spherical. By doing so, the substrate in the coating agent can be smoothly coated by dynamically rolling on the surface of the substrate material, and since the coating agent has a viscosity that easily forms a free surface, the film thickness is average. Formed. The viscosity at this time is preferably in the range of 1,000 to 1,700 cps in the case of brush and in the range of 200 to 1,000 cps in the case of spray.

【0011】次いで、着色材を混合した溶液にリチウ
ム、カルシウム、バリウムあるいはストロンチウムやセ
シウムの水酸化物、炭酸塩あるいはしゅう酸塩の飽和溶
液を加えて、さらに十分に混合する。添加物は網目修飾
成分として、また粘度の低下や熔融促進の役割を果たす
ものである。したがって現象面では添加に際して明らか
に粘度が低下する。この低下の程度は飽和溶液の添加量
によっても異なるが、添加混合の結果300〜1,20
0cps範囲になり、添付条件は満足される。このように
して製造を完了したコーティング剤溶液はスプレーやハ
ケによって基板材である金属、セラミック、セメント・
コンクリート、石材あるいは硝子などの表面に塗布さ
れ、500℃以下(好ましくは300〜150℃)で乾
燥・加熱によって強固なコーティング層が形成され、表
面硬度が高くかつ各種の優れた物性を発現する。この結
果は、図10に示すごとく、図9とほぼ同じ結晶物質を
生成するも、添加したリチウムイオン等は網目修飾成分
として作用するものと考えられる。すなわち、肉眼的に
は表面光沢性を増加し、加えて試験の結果、この系にお
いては一段と表面硬度の増加と耐熱水性に優れた効果を
発現することから判断される。
Next, a saturated solution of lithium, calcium, barium, or a hydroxide, carbonate or oxalate of strontium or cesium, is added to the mixed solution of the colorant, and the mixture is further thoroughly mixed. The additive serves as a network modifying component and also serves to reduce viscosity and promote melting. Therefore, in terms of phenomena, the viscosity obviously decreases upon addition. Although the degree of this decrease depends on the amount of the saturated solution added, the result of addition and mixing is 300 to 1,20.
It is within the range of 0 cps, and the attached conditions are satisfied. The coating agent solution that has been manufactured in this way can be sprayed or brushed onto the substrate material such as metal, ceramic, cement,
It is applied to the surface of concrete, stone material, glass or the like, and a strong coating layer is formed by drying and heating at 500 ° C. or lower (preferably 300 to 150 ° C.), which has high surface hardness and exhibits various excellent physical properties. As a result, as shown in FIG. 10, almost the same crystalline substance as in FIG. 9 is produced, but it is considered that the added lithium ions and the like act as a network modifying component. That is, it is judged that the surface gloss is increased macroscopically, and in addition, as a result of the test, in this system, the surface hardness is further increased and the hot water resistance is excellent.

【0012】ここで、以上の本発明の構成における各数
値範囲の限定理由について説明するが、コーティング剤
の各原料の配合比率は相互に関係を有するものの、厳格
に配合比率の限界を規定することは難しい。 (1) 一般にシリコンと珪酸アルカリの反応は、考察し
得る反応式の中での例示としては、珪酸アルカリが珪酸
ナトリウムのときはシリコンと珪酸ナトリウムの比率は
約1:4.4重量部、珪酸カリウムのときは約1:5.5
重量部である。しかしこの時の水の添加により珪酸アル
カリの挙動は複雑であり、濃厚な珪酸アルカリ溶液と希
薄なものとは同じような加水分解はしないと言われ、そ
の詳細は未解決な問題である。したがって本発明では反
応後の粘度をもってシリコンと珪酸アルカリ及び水の添
加量を決定した。またこのシリコンと珪酸ナトリウム溶
液による反応生成物を溶存する溶液の粘度との相間関係
により決定されるが、その粘度はスメクタイト混合工程
以降の各種の原料の添加量によって目的とするコーティ
ング剤のコーティング層形成の結果から種々、実験を重
ねた後、総合的判断により量的確認を行った。すなわち
シリコン100重量部とした場合、珪酸アルカリが珪酸
ナトリウム1号(JIS)である場合には1,000重量
部より若干多く、また珪酸ナトリウムの場合には2,0
00重量部より若干少量であることが好ましい。一方珪
酸アルカリが珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの場合には
前者は350重量部、後者は1,600重量部前後が望
ましい。すなわち珪酸ナトリウムが前述の量より多くな
れば加熱によりコーティング膜の耐水性が弱化し、少な
くなればシリコンとの反応が十分には行なわれない。ま
た、珪酸カリウムの場合もほぼ同様のことが言える。し
たがって、いずれにしても珪酸アルカリの総量としては
4,000〜600重量部、好ましくは2,000〜1,
000重量部が適当な範囲である。一方、水の添加量は
シリコン1重量部に対して水3重量部と考察される反応
も考えられるが、上記の反応系は発熱反応であるため水
分の蒸発もはげしく、反応を進めるためには十分な珪酸
アルカリの希薄溶液が望ましい。このためには、上記の
反応容器はオープン型として反応終了までの水の添加量
は5,000〜3,000重量部が望まれる。このように
実験した結果、目的とする粘度が50〜30cpの範囲と
なり、以降の操作が十分かつ満足に行なわれる。
Here, the reason for limiting each numerical range in the above-mentioned constitution of the present invention will be explained. Although the compounding ratio of each raw material of the coating agent is related to each other, the limit of the compounding ratio should be strictly defined. Is difficult (1) In general, the reaction between silicon and alkali silicate is exemplified by the reaction formulas that can be considered. When the alkali silicate is sodium silicate, the ratio of silicon to sodium silicate is about 1: 4.4 parts by weight. About 1.5 for potassium
Parts by weight. However, the behavior of alkali silicate is complicated by the addition of water at this time, and it is said that the same hydrolysis as a concentrated alkali silicate solution and a dilute solution does not occur, and its details are an unsolved problem. Therefore, in the present invention, the addition amounts of silicon, alkali silicate and water are determined by the viscosity after the reaction. Also, it is determined by the phase relationship between the silicon and the viscosity of the solution in which the reaction product of the sodium silicate solution is dissolved, and the viscosity depends on the addition amount of various raw materials after the smectite mixing step and the coating layer of the target coating agent. After conducting various experiments from the results of formation, quantitative confirmation was performed by comprehensive judgment. That is, when the amount of silicon is 100 parts by weight, it is slightly more than 1,000 parts by weight when the alkali silicate is sodium silicate No. 1 (JIS), and is 2.0% in the case of sodium silicate.
It is preferable that the amount is slightly smaller than 00 parts by weight. On the other hand, when the alkali silicates are sodium silicate and potassium silicate, the former is preferably 350 parts by weight and the latter is preferably around 1,600 parts by weight. That is, if the amount of sodium silicate is more than the above amount, the water resistance of the coating film is weakened by heating, and if it is less, the reaction with silicon is not sufficiently performed. The same can be said for potassium silicate. Therefore, in any case, the total amount of alkali silicate is 4,000 to 600 parts by weight, preferably 2,000 to 1,
000 parts by weight is a suitable range. On the other hand, there may be a reaction in which the amount of water added is considered to be 3 parts by weight of water with respect to 1 part by weight of silicon. A sufficient dilute solution of alkali silicate is desirable. For this purpose, it is desired that the above-mentioned reaction vessel is an open type and the amount of water added until the end of the reaction is 5,000 to 3,000 parts by weight. As a result of such an experiment, the target viscosity is in the range of 50 to 30 cp, and the subsequent operation is sufficiently and satisfactorily performed.

【0013】(2) スメクタイト微粉末は主として合成
スメクタイトの親水性型を使用することが好ましい。こ
のスメクタイトは結晶性に乏しいものであり、その状態
は図1に掲げる。スメクタイトは、粘土鉱物で辺縁の明
瞭でない不規則な薄板状形態のものでイオン交換能及び
膨潤度が大きいものであり、この中にはモンモリロナイ
ト(montmorillonite)、バイデライト
(beidellite)、サポナイト(saponi
te)、ヘクトライト(hectorite)等が属す
る。このようなスメクタイトの添加量は、8重量部より
多くなれば粉砕・混合後、粘性が300cps以上とな
り、後工程がスムーズでなくしかもコーティング層を形
成した場合には表面硬度が十分なものとならない。一
方、1重量部より少量の場合にはコーティング層の形成
は時間を要し、さらにはコーティング層の乾燥が十分に
は行なわれ難い。特に、6〜2重量部が好ましい。 (3) 酸化亜鉛の添加量は30重量部以上の多量の添加
は橋かけ作用の網目修飾成分の役割への影響はほとんど
認められず、むしろ加熱によって酸化亜鉛の析出が起こ
りコーティング層物性に悪影響を惹起する。一方、3重
量部以下の添加は上記の諸作用が十分に起こらず、粘性
と耐水性が弱くなる。特に、20〜5重量部が好まし
い。一般に、添加する酸化亜鉛は図2に示すような結晶
構造を有している。
(2) As the smectite fine powder, it is preferable to mainly use a hydrophilic type of synthetic smectite. This smectite has poor crystallinity, and its state is shown in FIG. Smectite is a clay mineral having an irregular thin plate shape with unclear edges and has a large ion exchange capacity and swelling degree. Among these, montmorillonite, beidellite and saponite are included.
te), hectorite, and the like. If the amount of such smectite added is more than 8 parts by weight, the viscosity becomes 300 cps or more after crushing and mixing, and the post-process is not smooth and the surface hardness is not sufficient when the coating layer is formed. . On the other hand, when the amount is less than 1 part by weight, it takes time to form the coating layer and it is difficult to sufficiently dry the coating layer. Particularly, 6 to 2 parts by weight is preferable. (3) Addition of a large amount of zinc oxide of 30 parts by weight or more has almost no effect on the role of the network-modifying component of the cross-linking effect. Rather, heating causes precipitation of zinc oxide and adversely affects the physical properties of the coating layer. Cause. On the other hand, addition of 3 parts by weight or less does not cause the above-mentioned various effects sufficiently, resulting in weakened viscosity and water resistance. Particularly, 20 to 5 parts by weight is preferable. In general, the added zinc oxide has a crystal structure as shown in FIG.

【0014】(4) アルミナ、ジルコニア、酸化珪素
の一種以上、及びリチウムアルミノシリケート(例え
ばスポンジュメン)の微粉末の配合は主として基質とし
て配合するものであり、形成されるコーティング層の化
学耐久性及び低膨張性の付与に役立つ。及びの総量
で10重量部を越えて添加する場合加熱温度が500℃
を越えて高温側へ移行し、さらにコーティング層にブラ
イト性を欠除する。一方、これらが含まれない場合には
コーティング層の膨張率が大きくなりクラックの原因と
なる。これらアルミナ、酸化珪素、スポンジュメンの結
晶構造は一般的であるが、通常用いるジルコニアは合成
されたものであり、その構造は図4に示すごとく結晶性
が高いものである。 (5) 酸性チタンや酸化鉄などの顔料添加量について
は、色調の種類とそれらの濃淡によって決定されるもの
であり、量的比率は一定されていない。例えば白色は酸
化チタン、黒色は酸化鉄を主体に混合される。また白色
から黒色の中間にあたる色彩は酸化鉄を主体とし、酸化
珪素及び酸化アルミニウムを含む化合物から構成され
る。一般的にこれらの顔料添加量は実験の結果、3重量
部以上が望ましい。ここに添加される酸化チタンのX線
回折パターンは図5に掲げるように良好な結晶性を有す
るものである。
(4) One or more of alumina, zirconia, silicon oxide, and fine powder of lithium aluminosilicate (for example, spongemen) are mixed mainly as a substrate, and the chemical durability and low resistance of the coating layer formed are low. Helps to impart expandability. When the total amount of and is added in excess of 10 parts by weight, the heating temperature is 500 ° C.
It goes over to the high temperature side, and the coating layer lacks the bright property. On the other hand, when these are not contained, the coefficient of expansion of the coating layer increases, which causes cracks. The crystal structures of these alumina, silicon oxide, and sponge are common, but normally used zirconia is a synthesized one, and its structure has high crystallinity as shown in FIG. (5) The amount of pigment such as acidic titanium and iron oxide added is determined by the type of color tone and the shades thereof, and the quantitative ratio is not constant. For example, white is mainly mixed with titanium oxide, and black is mainly mixed with iron oxide. Further, the color between white and black is mainly iron oxide, and is composed of a compound containing silicon oxide and aluminum oxide. Generally, the amount of these pigments added is preferably 3 parts by weight or more as a result of experiments. The X-ray diffraction pattern of titanium oxide added here has good crystallinity as shown in FIG.

【0015】(6) リチウム、カルシウム、バリウム、
ストロンチウムあるいはセシウム化合物の一種類あるい
は二種類の20〜0.5重量%含有溶液の添加量は一般
に600〜50重量部、好ましくは400〜100重量
部で、600重量部以上添加してもコーティング層の硬
度の変化は認められず、むしろ水溶液の粘度が低下して
コーティング層を形成する際に希薄溶液では、添付が十
分に行なわれ難い。また溶液が50重量部以下ではコー
ティング層の形成時粘度が高すぎるため添付が困難であ
るとともに一定の塗布厚さを形成させることが難しく、
自由水面を形成し難い。またコーティング層形成後コー
ティング層の耐水性が弱い結果も派生する。したがって
例えば、室温において水酸化リチウム約13gを水10
0g溶解したものと、水酸化バリウム焼く15gを水に
溶解したものを第2工程で得られた混合溶液に添加して
十分に混合してコーティング剤を作製させる。また室温
において水酸化リチウム約13gを水100gに溶解した
ものや、水酸化バリウム約6gを水100gに溶解したも
のをそれぞれ別個に網目修飾成分として添加するなどの
操作を行って十分かつ堅固なコーティング層を形成させ
るのである。さらには水酸化カルシウムやしゅう酸スト
ロンチウムあるいはしゅう酸セシウム又は炭酸セシウム
をそれぞれ約100g〜400gに溶解した溶液を一種類
又は二種類を添加する場合も水酸化リチウムや水酸化バ
リウム溶液の場合と同様に操作する。このようにして添
加される代表となる酸化リチウムのX線回折は図6に掲
げるように非常に良好な結晶を呈する。
(6) Lithium, calcium, barium,
The addition amount of a solution containing 20 to 0.5% by weight of one or two kinds of strontium or cesium compounds is generally 600 to 50 parts by weight, preferably 400 to 100 parts by weight, and a coating layer even if 600 parts by weight or more is added. No change in hardness was observed, and rather the viscosity of the aqueous solution was lowered and it was difficult to sufficiently attach the coating solution in a dilute solution when forming the coating layer. If the solution is 50 parts by weight or less, the viscosity is too high when forming the coating layer, which makes attachment difficult and also makes it difficult to form a uniform coating thickness.
It is difficult to form a free water surface. Further, the result is that the water resistance of the coating layer is weak after the coating layer is formed. Thus, for example, at room temperature, about 13 g of lithium hydroxide is added to 10 parts of water.
What dissolved 0g and what melt | dissolved 15g of barium hydroxide baking in water are added to the mixed solution obtained at the 2nd process, and are mixed sufficiently, and a coating agent is produced. Also, at room temperature, about 13 g of lithium hydroxide dissolved in 100 g of water and about 6 g of barium hydroxide dissolved in 100 g of water are separately added as a network modifying component to perform a sufficient and firm coating. The layers are formed. Furthermore, when adding one or two solutions of calcium hydroxide, strontium oxalate, cesium oxalate, or cesium carbonate dissolved in about 100 g to 400 g, respectively, as in the case of lithium hydroxide or barium hydroxide solution. Manipulate. The X-ray diffraction of the representative lithium oxide added in this way exhibits very good crystals as shown in FIG.

【0016】(7) コーティング層形成に係る溶液の塗
布量は一般的に約600〜1,000g/m3の間で行なわ
れる。この場合の差異は溶液の濃度によるスプレー塗布
工法とハケ塗布工法で異なり、前者の工法による溶液消
費量は後者の工法よりも少ない。この塗布工法により1
回に30〜50ミクロンの塗布形成が行なわれるため、
コーティング層の物性から最終の塗布の厚さを約80〜
100ミクロン前後とするためには2〜3回の塗布工程
で所要の厚さのコーティング層が形成可能となる。
(7) The coating amount of the solution for forming the coating layer is generally about 600 to 1,000 g / m 3 . The difference in this case is different between the spray coating method and the brush coating method depending on the concentration of the solution, and the solution consumption amount by the former method is smaller than that by the latter method. 1 by this coating method
Since 30 to 50 microns of coating is formed each time,
Due to the physical properties of the coating layer, the final applied thickness is approximately 80-
In order to set the thickness to around 100 μm, it becomes possible to form a coating layer having a required thickness in a few coating steps.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明に係る低温度硬化型無機コーテ
ィング剤の製造法及び得られたコーティング剤を使用し
て形成されるコーティング層について、実施例によって
以下に具体的に説明する。 実施例1:シリコン微粉末100重量部に対し、珪酸ナ
トリウム(1号)1,200重量部及び水5,000重量
部を加えて十分に反応させ、これにスメクタイト(コー
プケミカル株式会社製の合成スメクタイト)の微粉末を
5重量部混合して十分に粉砕・混合する第1工程と、第
1工程で得られた混合溶液に酸化亜鉛粉末15重量部を
加え、さらにアルミナ微粉末3重量部、ジルコニア微粉
末5重量部を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、第
2工程で得られた混合溶液に酸化チタン8重量部を加え
て白色に着色した溶液に、水酸化リチウム12重量部を
溶解した水溶液400重量部を加えて十分攪拌混合する
第3工程と、第3工程で得られた混合溶液を、金属及び
セラミックの表面に80ミクロン前後に塗布した後、2
00℃にて乾燥・加熱し強固なコーティング層を形成さ
せた。この結果は表1に示す。
EXAMPLES Next, a method for producing a low temperature curable inorganic coating agent according to the present invention and a coating layer formed by using the obtained coating agent will be specifically described below with reference to examples. Example 1: To 100 parts by weight of silicon fine powder, 1,200 parts by weight of sodium silicate (No. 1) and 5,000 parts by weight of water were added and sufficiently reacted, and smectite (synthesized by Coop Chemical Co., Ltd.) First step of mixing 5 parts by weight of fine powder of smectite) and thoroughly pulverizing and mixing, 15 parts by weight of zinc oxide powder is added to the mixed solution obtained in the first step, and further 3 parts by weight of alumina fine powder, Second step of adding 5 parts by weight of zirconia fine powder and pulverizing and mixing again, and 8 parts by weight of titanium oxide was added to the mixed solution obtained in the second step to a solution colored white, and 12 parts by weight of lithium hydroxide. The third step of adding 400 parts by weight of an aqueous solution in which is dissolved and sufficiently stirring and mixing, and the mixed solution obtained in the third step is applied to the surface of metal and ceramic to about 80 μm, and then 2
A strong coating layer was formed by drying and heating at 00 ° C. The results are shown in Table 1.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】実施例2:シリコン微粉末100重量部に
対し、珪酸カリウム1,800重量部及び水3,000重
量部を加えて十分に反応させ、これにスメクタイト(コ
ープケミカル株式会社製の合成スメクタイト)の微粉末
を3重量部混合して十分に粉砕・混合する第1工程と、
第1工程で得られた混合溶液に酸化亜鉛8重量部を加
え、さらにアルミナ微粉末3重量部、ジルコニア微粉末
3重量部を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、 第
2工程で得られた混合溶液に酸化チタン6重量部を加え
て白色に着色した溶液に、水酸化リチウム4重量部を溶
解した水溶液100重量部を加えて十分に撹拌混合する
第3工程と、第3工程で得られた混合溶液を、金属及び
セラミックの表面に80ミクロン前後に塗布した後、2
00℃にて乾燥・加熱し強固なコーティング層を形成さ
せた。この結果は表2に示す。
Example 2 To 100 parts by weight of fine silicon powder, 1,800 parts by weight of potassium silicate and 3,000 parts by weight of water were added and sufficiently reacted, and smectite (synthetic smectite manufactured by Corp Chemical Co., Ltd.) was added. ) The first step of mixing 3 parts by weight of the fine powder and thoroughly crushing and mixing,
8 parts by weight of zinc oxide was added to the mixed solution obtained in the first step, 3 parts by weight of alumina fine powder and 3 parts by weight of zirconia fine powder were added, and the mixture was pulverized and mixed again. In the third step of adding 6 parts by weight of titanium oxide to the obtained mixed solution and adding 100 parts by weight of an aqueous solution in which 4 parts by weight of lithium hydroxide is dissolved to the solution colored white, and stirring the mixture sufficiently. After applying the obtained mixed solution on the surface of metal and ceramic to about 80 μm,
A strong coating layer was formed by drying and heating at 00 ° C. The results are shown in Table 2.

【0020】[0020]

【表2】 [Table 2]

【0021】実施例3:シリコン微粉末100重量部に
対し、珪酸カリウム300重量部及び珪酸カリウム1,
500重量部及び水4,000重量部を加えて十分に反
応させ、これにスメクタイト(コープケミカル株式会社
製の合成スメクタイト)の微粉末を2重量部混合して十
分に粉砕・混合する第1工程と、第1工程で得られた混
合溶液に酸化亜鉛10重量部を加え、さらにアルミナ微
粉末5重量部、ジルコニア微粉末2重量部の二種類を加
えて再び粉砕・混合する第2工程と、第2工程で得られ
た混合溶液に酸化チタン6重量部を加えて白色に着色し
た溶液に、水酸化リチウム8重量部を溶解した水溶液2
00重量部を加えて十分に撹拌混合する第3工程と、第
3工程で得られた混合溶液を、金属及びセラミックの表
面に80ミクロン前後に塗布した後、250℃にて乾燥
・加熱し強固なコーティング層を形成させた。この結果
は表3に示す。
Example 3: 300 parts by weight of potassium silicate and 1 part of potassium silicate to 100 parts by weight of fine silicon powder,
The first step in which 500 parts by weight and 4,000 parts by weight of water are added and sufficiently reacted, and 2 parts by weight of fine powder of smectite (synthetic smectite manufactured by Coop Chemical Co., Ltd.) is mixed and sufficiently pulverized and mixed. And a second step in which 10 parts by weight of zinc oxide is added to the mixed solution obtained in the first step, two kinds of alumina fine powder of 5 parts by weight and zirconia fine powder of 2 parts by weight are added, and the mixture is pulverized and mixed again. Aqueous solution 2 in which 6 parts by weight of titanium oxide was added to the mixed solution obtained in the second step and 8 parts by weight of lithium hydroxide was dissolved in a white colored solution 2
The third step of adding 00 parts by weight and sufficiently stirring and mixing, and the mixed solution obtained in the third step is applied to the surface of metal and ceramic to about 80 μm, and then dried and heated at 250 ° C. A different coating layer was formed. The results are shown in Table 3.

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】[0023]

【発明の効果】以上実施例等で説明したごとく、本発明
によれば下記のごとき優れた効果が発揮される。 (1)従来500℃以下の加熱温度によってコーティング
層が形成される無機コーティング剤は市販されていない
が、500℃〜常温、特に300〜150℃で基板上に
コーティング層の形成が可能となる。その理由は、主と
して陶磁器の釉薬についてその化学成分の調整によって
溶融する組成式は最低加熱温度が600℃まであり、6
00℃以下による組成式は示されていないので、600
℃以下で溶融する釉薬はない。したがって一般に使用さ
れている鉛釉薬は600℃〜850℃の範囲にあり、硼
珪酸ガラスとともに内外装材の表面にコーティング層を
安定的に形成される温度は800℃付近とされている。
なお、電子回路用封着用低融点ガラスの最低軟化点でも
約440℃程度であり、しかも、このガラスも多量の酸
化鉛の含有量を有するものである。 (2)本発明に係るコーティング剤は、原料がすべて無機
物からなり、したがって加熱によって燃焼することはな
くて耐熱性であり、発生するものは水分のみであり、無
臭にして無害である。またコーティング層は耐腐食性、
耐候性に耐薬品性に富み、加えて耐汚染性の性質を有す
るため油性マジック塗布による表面汚染性は溶媒洗によ
り完全にぬぐい去ることができる。さらにコーティング
層膜硬度は5〜6程度であるため金属で引っかいてもキ
ズがつかないなど十分な表面硬度を有する。
As described in the above examples, the present invention has the following excellent effects. (1) Conventionally, there is no commercially available inorganic coating agent in which a coating layer is formed at a heating temperature of 500 ° C. or lower, but it is possible to form a coating layer on a substrate at 500 ° C. to room temperature, particularly 300 to 150 ° C. The reason is that the compositional formula of melting mainly by adjusting the chemical composition of the glaze of ceramics has a minimum heating temperature of up to 600 ° C.
Since the composition formula based on the temperature below 00 ° C is not shown, 600
No glaze melts below ℃. Therefore, the commonly used lead glaze is in the range of 600 ° C to 850 ° C, and the temperature at which the coating layer is stably formed on the surface of the interior / exterior material together with the borosilicate glass is about 800 ° C.
The low melting point glass for sealing electronic circuits has a minimum softening point of about 440 ° C., and this glass also has a large content of lead oxide. (2) The coating material according to the present invention is made of an inorganic material as a raw material, and therefore does not burn by heating and is heat resistant, and only moisture is generated, which is odorless and harmless. In addition, the coating layer is corrosion resistant,
Due to its excellent weather resistance and chemical resistance, as well as its stain resistance, the surface stain resistance due to oil-based magic coating can be completely wiped off by solvent washing. Further, since the coating layer film has a hardness of about 5 to 6, it has sufficient surface hardness such that it is not scratched even when scratched by a metal.

【0024】(3)コーティング層形成時、同一コーティ
ング剤の重ね塗布は3回可能であり、1回の付着厚さは
50〜20ミクロン程度であり、おおむね100ミクロ
ンの厚さまで表面硬度はほぼ一定に確保される。またコ
ーティング層形成基盤材は金属、セラミックの他セメン
ト・コンクリート、硝子、自然石や人造石の表面への強
固な接着が出来、かつ透明から白色〜黒色までの多彩色
の製造が可能なためにシルクスクリーン工法により自由
な色彩の加工によって美しい絵画の転写が可能となる。 (4)経済性については、コーティング剤の使用量は6
00g前後/m2であり、かつ500円/kg程度と安価で
ある。したがって一般に従来の有機塗料よりは安価であ
る。 (5)コーティング層の形成温度は300℃以下であるた
め、従来の釉薬の形成温度1,100〜1,200℃の1
/4程度ときわめて低温度であり、しかも優れた物性を
発現する。このように低温度加熱によりコーティング層
形成に係る設備費、燃料費、運転費などはきわめて廉価
となり、かつ排気ガスによる公害も皆無である。省エネ
ルギー型、省力型にして地球環境にやさしい無公害産業
の形成が可能となる。 以上のようにして形成されるコーティング層の利用方面
としては、建材用内外装表面用コーティング層として住
宅建材やトンネル内壁板、ガードレールやコンビナート
のパラプライン、石油やLPGの貯蔵タンクの表面コー
ティング及び道路上のライン引きなど多方面に活用でき
る。
(3) When the coating layer is formed, the same coating agent can be repeatedly applied three times, and the adhesion thickness per time is about 50 to 20 μm, and the surface hardness is almost constant up to a thickness of about 100 μm. Secured in. In addition, since the base material for forming the coating layer can firmly adhere to the surface of metal, ceramic, cement / concrete, glass, natural stone and artificial stone, and it is possible to manufacture various colors from transparent to white to black. The silk screen method enables the transfer of beautiful paintings by free color processing. (4) Regarding economy, the amount of coating agent used is 6
It is around 00 g / m 2 and is inexpensive at around 500 yen / kg. Therefore, it is generally cheaper than conventional organic paints. (5) Since the forming temperature of the coating layer is 300 ° C or lower, the forming temperature of the conventional glaze is 1,100 to 1,200 ° C.
It has an extremely low temperature of about / 4 and exhibits excellent physical properties. As described above, heating at a low temperature makes the equipment cost, fuel cost, operating cost, etc. for forming the coating layer extremely low, and there is no pollution by exhaust gas. It becomes possible to form a pollution-free industry that is energy-saving and labor-saving and is kind to the global environment. The application direction of the coating layer formed as described above is as a coating layer for interior and exterior surfaces for building materials, such as residential building materials, tunnel inner wall boards, guard rails and complex paralines, surface coating of oil and LPG storage tanks, and road surfaces. It can be used in various fields such as line drawing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】スメクタイトのX線回折図Figure 1: X-ray diffraction pattern of smectite

【図2】酸化亜鉛のX線回折図FIG. 2 X-ray diffraction pattern of zinc oxide

【図3】アルミナのX線回折図FIG. 3 X-ray diffraction pattern of alumina

【図4】ジルコニアのX線回折図FIG. 4 X-ray diffraction pattern of zirconia

【図5】酸化チタンのX線回折図FIG. 5: X-ray diffraction pattern of titanium oxide

【図6】水酸化リチウムX線回折図FIG. 6: X-ray diffraction pattern of lithium hydroxide

【図7】シリコン−珪酸アルカリ系コーティング層(2
00℃加熱)のX線回折図
FIG. 7: Silicon-alkali silicate coating layer (2
X-ray diffraction diagram of heating at 00 ℃)

【図8】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト系コー
ティング層(250℃加熱)のX線回折図
FIG. 8: X-ray diffraction diagram of silicon-alkali silicate-smectite coating layer (heated at 250 ° C.)

【図9】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト−酸化
亜鉛−アルミナ−ジルコニア−酸化チタン系コーティン
グ層のX線回折図
FIG. 9 is an X-ray diffraction diagram of a silicon-alkali silicate-smectite-zinc oxide-alumina-zirconia-titanium oxide coating layer.

【図10】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト−酸
化亜鉛−アルミナ−ジルコニア−酸化チタン−水酸化リ
チウム系コーティング層(250℃加熱)のX線回折図
FIG. 10: X-ray diffraction diagram of silicon-alkali silicate-smectite-zinc oxide-alumina-zirconia-titanium oxide-lithium hydroxide coating layer (250 ° C. heating)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン微粉末100重量部に対して、
珪酸アルカリ4,000〜600重量部及び水8,00
0〜2,000重量部を加えて十分に撹拌・混合し、こ
れにスメクタイト粉末を8〜1重量部を添加して十分に
粉砕・混合する第1工程と、 第1工程で得られた混合液に酸化亜鉛30〜3重量部を
添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末1
0重量部以下を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、 第2工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウム、
バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化合物
の1種以上を20〜0.5重量%含有する水溶液を60
0〜50重量部加えて十分に撹拌・混合する第3工程と
からなることを特徴とする低温硬化型無機コーティング
剤の製造方法。
1. To 100 parts by weight of silicon fine powder,
4,000 to 600 parts by weight of alkali silicate and 8,000 water
The first step of adding 0 to 2,000 parts by weight and sufficiently stirring and mixing, and then adding 8 to 1 parts by weight of smectite powder thereto and sufficiently pulverizing and mixing, and the mixing obtained in the first step 30 to 3 parts by weight of zinc oxide is added to the liquid, and one or more of alumina, zirconia or silicon oxide and lithium aluminosilicate powder 1
The second step of adding 0 parts by weight or less and pulverizing and mixing again, and the mixed liquid obtained in the second step, lithium, calcium,
An aqueous solution containing 20 to 0.5% by weight of one or more water-soluble compounds of barium, strontium or cesium is used.
A third step of adding 0 to 50 parts by weight and sufficiently stirring and mixing the third step, a method for producing a low-temperature-curable inorganic coating agent.
【請求項2】 シリコン微粉末100重量部に対して、
珪酸アルカリ2,000〜1,000重量部及び水5,
000〜3,000重量部を加えて十分に撹拌・混合
し、これにスメクタイト粉末を8〜1重量部を添加して
十分に粉砕・混合する第1工程と、 第1工程で得られた混合液に酸化亜鉛20〜5重量部を
添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末5
〜1重量部を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、 第2工程で得られた混合液に、少量の酸化チタン粉末、
酸化鉄粉末等の無機顔料を添加して着色した後、リチウ
ム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又はセシウ
ムの水溶性化合物の1種以上を15〜1重量%含有する
水溶液を400〜100重量部加えて十分に撹拌・混合
する第3工程とからなることを特徴とする低温硬化型無
機コーティング剤の製造方法。
2. With respect to 100 parts by weight of silicon fine powder,
2,000 to 1,000 parts by weight of alkali silicate and water 5,
000 to 3,000 parts by weight is added and sufficiently stirred and mixed, and 8 to 1 parts by weight of smectite powder is added thereto, and the mixture is sufficiently pulverized and mixed, and the mixture obtained in the first step 20 to 5 parts by weight of zinc oxide is added to the solution, and one or more of alumina, zirconia or silicon oxide and lithium aluminosilicate powder 5
Second step of adding ~ 1 part by weight and pulverizing and mixing again, and a small amount of titanium oxide powder in the mixed solution obtained in the second step,
After adding an inorganic pigment such as iron oxide powder for coloring, 400 to 100 parts by weight of an aqueous solution containing 15 to 1% by weight of one or more water-soluble compounds of lithium, calcium, barium, strontium or cesium is sufficiently added. A method for producing a low-temperature-curable inorganic coating agent, which comprises a third step of stirring and mixing.
【請求項3】 珪酸アルカリが珪酸ナトリウム及び/又
は珪酸カリウムであることを特徴とする請求項1又は2
記載の低温硬化型無機コーティング剤の製造方法。
3. The alkali silicate is sodium silicate and / or potassium silicate, according to claim 1 or 2.
A method for producing the low-temperature-curable inorganic coating agent as described.
【請求項4】 シリコン微粉末100重量部に対して、
珪酸アルカリ4,000〜600重量部及び水8,00
0〜2,000重量部を加えて十分に撹拌・混合し、こ
れにスメクタイト粉末を8〜1重量部を添加して十分に
粉砕・混合する第1工程と、 第1工程で得られた混合液に酸化亜鉛30〜3重量部を
添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末1
0重量部以下を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、 第2工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウム、
バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化合物
の1種以上を20〜0.5重量%含有する水溶液を60
0〜50重量部加えて十分に撹拌・混合する第3工程
と、 第3工程で得られた混合液を、金属、セラミック、セメ
ント・コンクリート、石材、ガラス等の基板表面に塗布
した後、常温〜500℃にて乾燥・加熱する第4工程と
からなることを特徴とする低温硬化型無機コーティング
層の形成方法。
4. With respect to 100 parts by weight of silicon fine powder,
4,000 to 600 parts by weight of alkali silicate and 8,000 water
The first step of adding 0 to 2,000 parts by weight and sufficiently stirring and mixing, and then adding 8 to 1 parts by weight of smectite powder thereto and sufficiently pulverizing and mixing, and the mixing obtained in the first step 30 to 3 parts by weight of zinc oxide is added to the liquid, and one or more of alumina, zirconia or silicon oxide and lithium aluminosilicate powder 1
The second step of adding 0 parts by weight or less and pulverizing and mixing again, and the mixed liquid obtained in the second step, lithium, calcium,
An aqueous solution containing 20 to 0.5% by weight of one or more water-soluble compounds of barium, strontium or cesium is used.
The third step of adding 0 to 50 parts by weight and thoroughly stirring and mixing, and the mixture obtained in the third step is applied to the surface of the substrate such as metal, ceramic, cement / concrete, stone material, glass, etc., and then at room temperature. 4. A method for forming a low temperature curing type inorganic coating layer, which comprises a fourth step of drying and heating at ˜500 ° C.
【請求項5】 シリコン微粉末100重量部に対して、
珪酸アルカリ2,000〜1,000重量部及び水5,
000〜3,000重量部を加えて十分に撹拌・混合
し、これにスメクタイト粉末を8〜1重量部を添加して
十分に粉砕・混合する第1工程と、 第1工程で得られた混合液に酸化亜鉛20〜5重量部を
添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末5
〜1重量部を加えて再び粉砕・混合する第2工程と、 第2工程で得られた混合液に、少量の酸化チタン粉末、
酸化鉄粉末等の無機顔料を添加して着色した後、リチウ
ム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又はセシウ
ムの水溶性化合物の1種以上を15〜1重量%含有する
水溶液を400〜100重量部加えて十分に撹拌・混合
する第3工程と第3工程で得られた混合液を、金属、セ
ラミック、セメント・コンクリート、石材、ガラス等の
基板表面に塗布した後、150〜300℃にて乾燥・加
熱する第4工程とからなることを特徴とする低温硬化型
無機コーティング層の形成方法。
5. With respect to 100 parts by weight of silicon fine powder,
2,000 to 1,000 parts by weight of alkali silicate and water 5,
000 to 3,000 parts by weight is added and sufficiently stirred and mixed, and 8 to 1 parts by weight of smectite powder is added thereto, and the mixture is sufficiently pulverized and mixed, and the mixture obtained in the first step 20 to 5 parts by weight of zinc oxide is added to the solution, and one or more of alumina, zirconia or silicon oxide and lithium aluminosilicate powder 5
Second step of adding ~ 1 part by weight and pulverizing and mixing again, and a small amount of titanium oxide powder in the mixed solution obtained in the second step,
After adding an inorganic pigment such as iron oxide powder for coloring, 400 to 100 parts by weight of an aqueous solution containing 15 to 1% by weight of one or more water-soluble compounds of lithium, calcium, barium, strontium or cesium is sufficiently added. After the third step of stirring and mixing into a mixture and the mixed solution obtained in the third step are applied to the surface of a substrate such as metal, ceramic, cement / concrete, stone, glass, etc., drying and heating at 150 to 300 ° C A method for forming a low-temperature-curable inorganic coating layer, which comprises a fourth step.
【請求項6】 珪酸アルカリが珪酸ナトリウム及び/又
は珪酸カリウムであることを特徴とする請求項4又は5
記載の低温硬化型無機コーティング層の形成方法。
6. The method according to claim 4, wherein the alkali silicate is sodium silicate and / or potassium silicate.
A method for forming a low temperature-curable inorganic coating layer as described above.
【請求項7】 微粉末の酸化鉄、酸化チタンからなる顔
料が、市販の粒径0.5μm以下の無機顔料であること
を特徴とする請求項5又は6に記載の低温硬化型無機コ
ーティング層の形成方法。
7. The low temperature curable inorganic coating layer according to claim 5, wherein the fine powder of iron oxide or titanium oxide is a commercially available inorganic pigment having a particle size of 0.5 μm or less. Forming method.
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