JPH061952A

JPH061952A - 耐熱塗料

Info

Publication number: JPH061952A
Application number: JP18443892A
Authority: JP
Inventors: Isamu Kobayashi; 勇小林; Kenji Azuma; 健司東; Yusuke Fukami; 雄介深見
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】シリコーン樹脂系塗料の耐熱特性を高め、よ
り高温域での使用を可能とし、急激な温度変化が作用す
る使用環境においても亀裂・剥離を生じにくい改良され
た塗膜性能を確保する。【構成】この耐熱塗料は、シリコーン樹脂に、薄片状
チタン酸カリウムが配合された組成を有する。薄片状チ
タン酸カリウムは、長さ５〜１００μｍ，幅１〜３０μ
ｍ，アスペクト比（長さ／幅）３以上，厚さ０．０１〜
２μｍの形態のものが特に好適である。配合割合は、シ
リコーン樹脂１００重量部に対し、５〜６０重量部の範
囲が適当である。所望により無機溶融顔料（フリット）
等が適量配合される。塗膜形成は、刷毛塗り、スプレー
塗装、浸漬塗装等により行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄片状チタン酸カリウ
ムを含有する熱的特性にすぐれたシリコーン樹脂系耐熱
塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコーン樹脂系塗料は、高温環境にお
かれるボイラ，電気機器，暖房機器，化学装置，自動車
・船舶等のエンジン類，煙突，排気管等を被塗装体と
し、防錆、電気絶縁、耐湿、耐薬品、酸化防止、汚染・
付着防止、非粘着性等の機能を有する塗膜を形成する耐
熱塗料として広汎な用途を有している。

【０００３】シリコーン樹脂を塗膜形成要素とする塗膜
の耐熱温度は約２００〜２５０℃程度であり、その塗膜
は３００〜４００℃で有機基が分解除去され、シロキサ
ン構造の無機塗膜に転換する。その構造変化の過程で大
きな体積収縮が生じ、また塗膜中の無機充填剤粒子同士
の結合が脆弱化すると、塗膜強度および付着力が著しく
低下し、亀裂、剥離が発生する。その塗膜性能の改善を
目的として、各種の金属、セラミックス、無機化合物等
を樹脂中に配合し、有機塗膜から無機塗膜への変化にお
ける体積収縮の緩和、粒子の結合の強化、加熱冷却によ
り生じる内部応力の緩和等の効果により、塗膜の強度、
付着力を高めるようにした塗料組成の工夫に関してこれ
まで多くの提案がなされている（例えば、特開昭５５−
７８０７３号，特開昭５９−１００１６９号，特開昭６
１−２５８８７１号，特開昭６３−２６０９６６号，特
開平２−２１５８６９号，特公平２−５０１４３号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近時、耐熱塗料の用途
・使用態様の拡大・多様化に伴い、塗膜の耐熱特性の改
善に対する要求はますます高まっている。しかるに、従
来の耐熱塗料は必ずしもこの要請に十分応え得るものと
は言えず、その耐熱特性を高めようとして無機充填剤を
多量に添加すると、却って機械強度や付着性の低下をき
たす等の問題が生じる。そこで、本発明は、より高温度
域での使用に耐え、加熱冷却の温度変化を受けても塗膜
の強度や付着性の低下等の塗膜異常を生じることなく所
期の塗装効果を保持する改良されたシリコーン樹脂系耐
熱塗料を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の耐熱塗料は、薄
片状チタン酸カリウムとシリコーン樹脂とが配合されて
なることを特徴としている。本発明の耐熱塗料は、所望
により無機顔料として上記薄片状チタン酸カリウムと共
に、無機溶融顔料やアルミニウム粉が配合された成分構
成に調製される。

【０００６】

【作用】シリコーン樹脂を塗膜形成要素とする本発明の
耐熱塗料に配合される薄片状チタン酸カリウムは、塗膜
を多層に強化し、従来よりこの種の耐熱塗料に汎用され
ている代表的な薄片状無機充填剤であるマイカや、マイ
カ状酸化鉄（以下、「ＭＩＯ」）等に比べて補強効果が
高く、また塗膜の加熱冷却に伴う膨張・収縮を抑制し内
部応力を効果的に吸収・緩和する作用を有している。こ
の薄片状チタン酸カリウムの配合効果として、高温域で
の塗膜の安定性が高められ、加熱と冷却が作用する使用
環境に対する改良された耐亀裂・耐剥離性が付与され
る。

【０００７】また、薄片状チタン酸カリウムと共に、無
機溶融顔料やアルミニウム粉を配合した耐熱塗料におい
て、その塗膜が、一定の温度域（例えば、３００〜４０
０℃）に加熱され有機塗膜から無機塗膜に転換する際に
も、薄片状チタン酸カリウムを配合したことによる塗膜
の補強効果と、加熱冷却の温度変化に因る内部応力が効
果的に吸収緩和されることの効果として、塗膜の有機質
から無機質への構造変換に伴う亀裂・剥離が抑制防止さ
れ、５００℃を越える高温域での安定な使用が可能とな
る。

【０００８】なお、チタン酸カリウムとして、薄片形状
以外の形態、例えばウイスカ状の針状結晶繊維を使用し
て塗料の調製を行う場合は、その比表面積が大きく、吸
油量（ＪＩＳＫ５１０１）が大であるため、その繊維
の配合に伴う塗料の粘稠化傾向が著しく、従って配合効
果を発現させようとして繊維の配合を増量すると、増粘
のため塗料の調製自体が困難ないし不可能となる。これ
と異なって、薄片形状のものを使用している本発明で
は、そのような不具合をきたすことなく塗料調製を行う
ことができ、その配合効果として塗膜補強作用、膨張収
縮の抑制による内部応力の吸収緩和作用を十分に発現さ
せ、改良された耐熱特性を付与することができる。

【０００９】以下、本発明の耐熱塗料の成分構成および
その塗料調製について詳しく説明する。シリコーン樹脂
と共に本発明の耐熱塗料を構成する主成分である薄片状
チタン酸カリウムは、一般式：Ｋ₂Ｏ・ｎＴｉＯ₂（ｎ
は正の実数）で表される結晶質の合成無機化合物（多結
晶体）である。その化学組成は、目的とする塗膜の使用
環境温度に応じて選択することができるが、殊に四チタ
ン酸カリウム〔Ｋ₂Ｔｉ₄Ｏ₉〕、六チタン酸カリウム
〔Ｋ₂Ｔｉ₆Ｏ₁₃〕、および八チタン酸カリウム〔Ｋ₂
Ｔｉ₈Ｏ₁₇〕は、熱的安定性が高く、高温域においても
良好な塗膜補強効果、内部応力吸収緩和作用を安定に維
持する点から好適に使用される。これらの薄片状チタン
酸カリウムは単一種のみの配合であってもよく、また二
種以上を複合して配合することもできる。

【００１０】薄片状チタン酸カリウムの形状サイズにつ
いては、あまり粗大であると、塗料調製における分散
性、作業性が悪く、他方極微細の粒子状のものでは薄片
としての形態的特徴が弱まると共に、比表面積の増加・
吸油量（ＪＩＳＫ５１０１）の増大のため、塗料の増
粘傾向が著しくなり好ましくない。また、薄片の肉厚が
大きくなると、塗膜の平滑性が悪くなり、逆に薄過ぎる
と、機械強度の乏しいものとなる。これらの点から、大
きさが約１〜１００μｍで、厚さが約０．０１〜２μｍ
のものが好ましく使用される。殊に、その大きさについ
て、長さが約５〜１００μｍ、幅が約１〜３０μｍであ
って、アスペクト比（長さ／幅）が約３以上の形態を有
するチタン酸カリウムは、薄片の形状効果としての塗膜
補強効果が顕著で、塗膜の耐熱性の改善に大きな効果を
奏する。

【００１１】本発明の耐熱塗料におけるシリコーン樹脂
は、メチルシリコーン，フエニルシリコーン，メチルフ
エニルシリコーン等のストレートシリコーン樹脂、また
はエポキシ変性シリコーン，アルキド変性シリコーン，
アクリル変性シリコーン，ポリエステル変性シリコーン
等の変性シリコーン樹脂、あるいはそれらの１種ないし
２種以上の混合物等、この種の耐熱塗料の塗膜形成要素
として使用されている各種シリコーン樹脂のなかから、
塗設対象部材の種類や、使用環境温度等に応じて適宜選
択すればよい。

【００１２】シリコーン樹脂と薄片状チタン酸カリウム
の配合割合は、使用する樹脂の種類により厳密には特定
できないが、一般にシリコーン樹脂１００重量部に対
し、薄片状チタン酸カリウムを５〜６０重量部とする配
合範囲において、薄片状チタン酸カリウムによる塗膜補
強作用が十分に発現され、好適である。

【００１３】本発明の耐熱塗料は、所望により、前記薄
片状チタン酸カリウムと共に、無機溶融顔料またはアル
ミニウム粉が配合される。無機溶融顔料（所謂フリット
と称される）は、塗膜が、シリコーン樹脂の分解温度よ
り高温度に加熱される場合において、シリコーン樹脂が
シロキサン無機成分に変化する前に軟化融着しシリコー
ン樹脂に代わって塗膜要素となり、塗膜形状を維持する
役目を有する物質である。これには、珪酸塩系，硼酸塩
系，硼珪酸塩系，珪酸鉛系，燐酸塩系、燐珪酸塩系等が
挙げられ、初期塗膜形成要素であるシリコーン樹脂の分
解温度より低い溶融温度（例えば３００〜７５０℃）を
有するものが好ましく使用される。その無機溶融顔料の
配合割合は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、約５
〜４０重量部としてよい。

【００１４】アルミニウム粉も上記無機溶融顔料と同様
の目的を以て配合され、高温域においてシリコーン樹脂
に代わる塗膜要素として安定な塗膜形状を維持する。ま
た、アルミニウム粉は、その良好な熱反射性および熱伝
導性により塗膜温度を低下させ塗膜の熱的劣化の抑制に
も奏効する。アルミニウム粉は、粒状またはフレーク状
のもの等を任意に使用することができる。その配合割合
は、シリコーン樹脂１００重量部に対し、５〜４０重量
部とするのが適当である。

【００１５】上記無機溶融顔料，アルミニウム粉を配合
する場合における薄片状チタン酸カリウムの配合割合
は、シリコーン樹脂１００重量部に対し５〜５０重量部
とするのが好ましい。

【００１６】本発明の耐熱塗料は、上記成分のほか、必
要に応じて、シリコーン樹脂の硬化促進剤（例えば、亜
鉛、鉄、錫等の脂肪酸塩）、着色顔料、分散剤、沈澱防
止剤、消泡剤等が、塗料調製の常法に従って適宜配合さ
れる。本発明の耐熱塗料は、前記成分を、適宜の溶剤、
例えばキシレン，ジアセトンアルコール，メチルイソブ
チルケトン，ブチルセロソルブ等と混合し、ロールミ
ル，ボールミル，サンドミル等で溶解、分散させること
により製造される。また塗膜形成は、適宜の溶剤希釈に
より刷毛塗り、スプレー塗装、または浸漬塗装等により
行うことができ、塗装後は室温乾燥され、または必要に
応じて適宜温度（例えば１５０〜３００℃）の加熱処理
が施される。

【００１７】

【実施例】実施例１〔Ｉ〕塗料調製表１に示す配合組成に溶剤としてキシレンを加え、分散
機（特殊機化工業（株）製「ホモディスパー」）で約３
０分間攪拌混合し、更にキシレンを追加してスプレー塗
装に適した濃度（約３０重量％）に希釈した。表中の各
成分は次のものを使用した。シリコーン樹脂：メチルフエニルシリコーン樹脂（東レ
ダウコーニング（株）製「ＳＨ８０５」）薄片状チタン酸カリウム（六チタン酸カリウム）：
（株）クボタ製「ＴＸＡＸ−ＳＡ」（長さ：４０μｍ，
幅１０μｍ，重量基準積算分布平均値）針状チタン酸カリウム：直径約０．２〜０．５μｍ，
長さ約１０〜２０μｍの微細針状繊維マイカ：（株）クラレ製「クラライトマイカ２００−
Ｃ」ＭＩＯ：日本無機化学工業（株）製「ＭＩＯ−ＮＦ」アルミニウム粉：昭和電工（株）製「Ｓａｐ１３０」表中、ＰＶＣ（％）は、配合成分中に占める無機充填剤
の容積百分率である。

【００１８】〔ＩＩ〕塗膜の形成冷延炭素鋼板（ＳＰＣＣ）を被塗装試験板とし、その表
面にサンドペーパーによる下地処理と脱脂洗浄を施した
うえ、前記塗料をエアスプレーガンにより吹付け塗装す
る。塗装厚さは約２０〜３０μｍ（乾燥後）とした（試
験片形状サイズ：付着性試験用１５０ｍｍ×７０ｍｍ
の矩形平板，板厚０．８ｍｍ、耐屈曲性用１５０×５
０ｍｍの矩形平板，板厚０．３ｍｍ）。吹付け塗装後、
室温に３０分間放置して乾燥し、更に２５０℃×１時間
の加熱処理による焼付けを行った。

【００１９】〔ＩＩＩ〕塗膜性能試験ＪＩＳＫ５４００「塗料一般試験方法」における「耐
冷熱繰返し性」に準じて塗装試験板の加熱急冷を反復実
施した後、塗膜の「付着性」および「耐屈曲性」を評価
する。加熱急冷処理：温度３００℃，４００℃，５００℃，ま
たは６００℃に１時間加熱保持したのち、水中に浸漬す
る加熱・急冷操作を３回連続反復。

【００２０】（１）塗膜の付着性加熱・急冷繰返し後の試験板塗膜面の付着性を「碁盤目
−テープ法」（ＮＴカッタで塗膜に１ｍｍ間隔のマス目
１００個の切れ目を入れ、セロハンテープを張って引き
剥がし、塗膜剥離面積を算定）により評価し、表２に示
す結果を得た。表中の各記号の意味は次のとおりであ
る。 ○…剥離なし △…剥離量２０％（面積率）未満 ×…剥離量２０％（面積率）以上

【００２１】（２）塗膜の耐屈曲性加熱・急冷繰返し後の試験板を、塗膜屈曲試験器により
１８０°折曲げ加工（曲げ部心金径：６ｍｍ）し、屈曲
部における塗膜の亀裂・剥離の発生状況を肉眼観察して
表３に示す結果を得た。表中の各記号の意味は次のとお
りである。 ○…亀裂・剥離なし △…やや亀裂発生 ×…亀裂発生顕著、剥離部分あり

【００２２】表２（付着性）および表３（耐屈曲性）に
示したように、薄片状チタン酸カリウムを配合した発明
例Ｎo.１〜３の塗膜と、針状結晶のチタン酸カリウムを
配合したＮo.１０１の塗料を比較すると、Ｎo.１０１で
は、加熱温度が３００℃である加熱・急冷により塗膜の
付着性および耐屈曲性が低下しているのに対し、発明例
Ｎo.１〜３は加熱温度４００℃の加熱・急冷処理の後
も、亀裂・剥離のない塗膜状態を有している。なお、針
状結晶のチタン酸カリウムは、その比表面積が大で吸油
量（ＪＩＳＫ５１０１）が大きいため、配合の増量に伴
う粘稠化が著しく、Ｎo.１０２にみられるようにＰＶＣ
１２％の配合で増粘のため塗料調製不能となっているの
に対し、薄片状チタン酸カリウムを使用した発明例で
は、そのような不具合をきたすことなく、所要量の配合
により十分な塗膜改善効果を奏している。

【００２３】また、耐熱塗料の代表的な無機充填剤であ
るマイカや、ＭＩＯ、アルミニウム粉を配合した比較例
Ｎo.１０３、Ｎo.１０４およびＮo.１０５と、発明例Ｎ
o.１〜３とを比較すると、Ｎo.１０３〜１０５は、その
いずれも加熱温度４００℃の加熱・急冷処理により、塗
膜の付着性および耐屈曲性の低下を生じているのに対
し、発明例Ｎo.１〜３では、その温度においてもなお、
良好な付着性と耐屈曲性を保持しており、薄片状チタン
酸カリウムの使用による塗膜性能の改善効果は顕著であ
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】実施例２表４に示す配合組成を有する塗料を調製し、試験板に塗
膜を形成してそれぞれの塗膜性能試験を行い、表５およ
び表６に示す結果を得た。塗料調製要領、配合材料の銘
柄および塗膜形成方法、並びに塗膜性能試験とその評価
方法は、いずれも実施例１のそれと同じである。表中、
Ｎo.２１およびＮo.２２は、薄片状チタン酸カリウムと
アルミニウム粉とを複合配合した発明例、Ｎo.２０１〜
２０３は、薄片状チタン酸カリウムに代え、マイカ，Ｍ
ＩＯ，または針状チタン酸カリウム繊維を使用し、アル
ミニウム粉との複合配合組成とした例である。

【００２８】表５（付着性）および表６（耐屈曲性）に
示したように比較例Ｎo.２０１〜２０３では、加熱温度
４００℃の加熱・急冷処理ですでに塗膜の付着性・耐屈
曲性の低下を生じ、加熱温度５００℃，６００℃ではそ
の劣化が顕著であるのに対し、発明例Ｎo.２１およびＮ
o.２２は、加熱温度６００℃の加熱・急冷を受けても、
なお良好な付着性，耐屈曲性を維持しており、比較例Ｎ
o.２０１〜２０３に比し、その塗膜性能の差異は歴然で
ある。

【００２９】

【表４】

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】

【００３２】

【発明の効果】本発明のシリコーン樹脂系耐熱塗料は、
薄片状チタン酸カリウムの配合による塗膜補強効果、お
よび塗膜の熱膨張収縮の抑制・内部応力の吸収緩和の効
果として、高温度域において塗膜性能が安定に保持さ
れ、加熱冷却の温度変化が作用する使用環境において
も、亀裂・剥離に対する抵抗性にすぐれた塗膜を形成す
ることができる。この改良された塗膜性能により、各種
分野の機器・部材を被塗装体として塗膜寿命を高め、塗
装効果を長期に亘り安定に維持することが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄片状チタン酸カリウムとシリコーン樹
脂とが配合されてなることを特徴とする耐熱塗料。
【請求項２】薄片状チタン酸カリウムと、無機溶融顔
料またはアルミニウム粉と、シリコーン樹脂が配合され
てなることを特徴とする耐熱塗料。
【請求項３】薄片状チタン酸カリウムの形状が、大き
さ１〜１００μｍ，厚さ０．０１〜２μｍであることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐熱塗料。