JPH10251599A - コーティング剤 - Google Patents

コーティング剤

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JPH10251599A
JPH10251599A JP5302897A JP5302897A JPH10251599A JP H10251599 A JPH10251599 A JP H10251599A JP 5302897 A JP5302897 A JP 5302897A JP 5302897 A JP5302897 A JP 5302897A JP H10251599 A JPH10251599 A JP H10251599A
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JP
Japan
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silane coupling
coupling agent
alkoxysilane
group
water
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JP5302897A
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Toshiyuki Tanaka
俊行 田中
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】保存安定性に優れたコーティング剤を得る。 【解決手段】(1)アルコキシシラン、エポキシ基を有
するシランカップリング剤、水、有機溶媒及び触媒を含
有する組成物であり、かつ、水の含有量がアルコキシシ
ランを理論上40〜75%加水分解縮合可能な量である
硬化性組成物 (2)カルボキシル基、1−アルコキシアルキルオキシ
カルボニル基、またはアミノ基から選ばれる少なくとも
1種の官能基を有するアクリル樹脂、及び(3)金属酸
化物及び/またはシリカを配合してなることを特徴とす
るコーティング剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、鉄、ステ
ンレス、アルミニウム及びその他の金属、プラスチッ
ク、木材、セメント及びその他の製品の表面に適用する
ことができ、高硬度、密着性、耐薬品性、耐溶剤性に優
れたコーティング剤を供するものである。
【0002】
【従来技術】従来、硬度、密着性、耐薬品性、耐溶剤性
等の改良を目的としたコーティング用の液状組成物とし
て、例えば国際公開番号WO95/17349に記載さ
れた、アルコキシシランを特定方法で加水分解した液状
組成物がある。しかしながらこれら従来のコーティング
用組成物は、調液から長時間を経たものは得られる膜特
性に劣り、また、得られるコーティング膜の膜厚は薄
く、柔軟性が不足するために膜厚を厚くするとクラック
が発生する等の欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のような事情に鑑
み、本発明では高硬度、密着性、耐薬品性、耐溶剤性、
溶液の保存安定性、柔軟性に優れたコーティング剤用組
成物を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明に達し
た。すなわち本発明は、 (1)アルコキシシラン、エポキシ基を有するシランカ
ップリング剤、水、有機溶媒及び触媒を含有する組成物
であり、かつ、水の含有量がアルコキシシランを理論上
40〜75%加水分解縮合可能な量である硬化性組成物 (2)カルボキシル基、1−アルコキシアルキルオキシ
カルボニル基、またはアミノ基から選ばれる、少なくと
も1種の官能基を有するアクリル樹脂、及び(3)金属
酸化物及び/またはシリカを配合することを特徴とする
コーティング剤、に存する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
(1)の硬化性組成物は、アルコキシシラン、エポキシ
基を有するシランカップリング剤、水、有機溶媒及び触
媒を含有する組成物である。本発明で用いられるアルコ
キシシランとしては特に限定されないが、通常、R 2 n
i(OR1)4-n(R1,R2はC1〜20のアルキル基、n
=0〜3の整数)で表されるアルコキシシランが好適に
用いられる。特に、例えばテトラメトキシシラン、テト
ラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどのテト
ラアルコキシシラン類、及び/又はこれらの部分加水分
解縮合物であるオリゴマーを用いれば、得られるコーテ
ィングの硬度が優れているので望ましい。本発明で用い
られるエポキシ基を有するシランカップリング剤として
は、特に限定されるものではないが、例えば
【0006】
【化1】 (式中、Rは−CH3 又は−C25 を表わす。)等が
挙げられる。シランカップリング剤の配合量は、アルコ
キシシランに対し、重量比で10:1〜1:10程度が
好適に用いられる。
【0007】本発明で用いられる有機溶媒としては、ア
ルコール類、グリコール類、炭化水素類、エステル類、
ケトン類、エーテル類等のうちの1種または2種以上を
使用する。アルコール類としては具体的にはメタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコール、nブタノー
ル、イソブタノール、オクタノール等が挙げられ、グリ
コール類としてはエチレングリコール、エチレングリコ
ールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチ
ルエーテル、エチレングリコールモノn−プロピルエー
テル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル等の
グリコール又はその誘導体が挙げられる。
【0008】炭化水素類としてはベンゼン、ケロシン、
トルエン、キシレン等が挙げられ、エステル類としは、
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチ
ル、アセト酢酸エチル等が挙げられる。ケトン類として
は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、アセチルアセトン等が挙げられ、エーテル類と
しては、エチルエーテル、ブチルエーテル、メチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ、ジオキサン、フラン、テト
ラヒドロフラン等が使用できる。
【0009】これらの有機溶媒の添加方法は特に限定さ
れるものではなく、配合物の種類、相溶性等により、適
宜選ばれるが、本発明においてはアクリル樹脂との相溶
性のより良い配合液を得るために、新たに溶媒を加えた
り、また留去することが好ましい。有機溶媒の使用量と
しては、アルコキシシラン100重量部に対し、50〜
1000重量部、さらに望ましくは50〜500重量部
が好ましい。用いる有機溶媒が50重量部未満の場合に
は組成物は保存安定性が低下し、ゲル化しやすい。10
00重量部を越えると得られるコーティング膜の塗膜厚
さが極端に薄くなる。
【0010】本発明で用いられる触媒としては、例え
ば、塩酸、酢酸、硝酸、ギ酸、硫酸、リン酸などの無機
酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、パラトルエンスルホン
酸、安息香酸、フタル酸、マレイン酸などの有機酸、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、
アンモニア等のアルカリ触媒、有機金属、金属アルコキ
シド、ジブチルスズジラウリレート、ジブチルスズジオ
クチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化
合物、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、
チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、チタ
ニウムビス(ブトキシ)ビス(アセチルアセトネー
ト)、チタニウムビス(イソプロポキシ)ビス(アセチ
ルアセトネート)、ジルコニウムテトラキス(アセチル
アセトネート)、ジルコニウムビス(ブトキシ)ビス
(アセチルアセトネート)、ジルコニウムビス(イソプ
ロポキシ)ビス(アセチルアセトネート)等の金属キレ
ート化合物、ホウ素ブトキシド、ホウ酸等のホウ素化合
物等が挙げられる。
【0011】触媒の含有量は、シランカップリング剤の
有するエポキシ基の合計量に対し、0.05〜2mol
%が好適である。触媒の含有量が0.05mol%未満
の場合には、一般に縮合反応が遅く膜の硬化が充分でな
く、また、2mol%を越えると、残存エポキシ基の経
時的減少が見られ、組成物の安定性が不良となる。この
ため、アクリル樹脂と複合化した際の硬度等の塗膜物性
が充分でなくなる可能性がある。
【0012】本発明ではアルコキシシランを理論上40
〜75%加水分解縮合可能な量の水を配合する。水の量
が40%未満の場合には、縮合が不充分であり硬度等の
塗膜物性が充分でない。75%を越えると液の保存安定
性が低下し、ゲル化しやすい。ここで、水の量は、アル
コキシシランを理論上100%加水分解縮合可能な量の
水、すなわちアルコキシシランの有するアルコキシ基の
1/2のモル数の水、に対する割合で表したものであ
る。これら各成分を配合して硬化性組成物とするのであ
るが、この際予めエポキシ基を有するシランカップリン
グ剤に所定量の水を添加し加水分解を所望の程度に進め
てから、アルコキシシランを添加すると、得られるコー
ティング膜の光沢低下を抑えることができるため好適で
ある。なお、触媒及び溶媒は、通常加水分解縮合反応を
行う時点から存在させる。こうして得られた硬化性組成
物に、(2)アクリル樹脂、(3)金属酸化物及び/ま
たはシリカを配合することにより、優れた特性のコーテ
ィング剤を得ることができる。
【0013】(2)のアクリル樹脂としては、具体的に
は、(a)カルボキシル基、1−アルコキシアルキルオ
キシカルボニル基、またはアミノ基から選ばれる少なく
とも1種の官能基を有するα、β−エチレン性不飽和炭
化水素、を必須成分とするアクリル系共重合体、が好ま
しく使用される。なお、該官能基がカルボキシル基の場
合、無水物であってもよい。
【0014】(a)のα、β−エチレン性不飽和炭化水
素としては、例えば、カルボキシル基を有する(メタ)
アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、メチ
レンマロン酸、アコニット酸、シトラコン酸、4−カル
ボキシスチレン、無水物の無水マレイン酸、無水イタコ
ン酸、無水シトラコン酸、無水ドデセニルコハク酸、1
−アルコキシアルキルオキシカルボニル基を有する(メ
タ)アクリル酸1−メトキシメチル、(メタ)アクリル
酸1−エトキシエチル、アミノ基を有するアリルアミ
ン、アリルアニリン、N−(メタ)アクリロイルアミ
ン、N−フェニル−N−メタクリロイルアミン、アミノ
スチレン、アミノメチルスチレン、ジアリルアミン、ビ
ニルイミダゾール、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノ
エチルなどが挙げられる。アクリル系共重合体中の
(a)成分の割合は好ましくは1〜25mol%であ
る。アクリル樹脂の配合量は、通常アルコキシシラン及
びシランカップリング剤に対する重量比で、(アルコキ
シシラン+シランカップリング剤):アクリル樹脂=
5:95〜85:15、好ましくは20:80〜70:
30、さらに好ましくは30:70〜60:40であ
る。
【0015】(3)の金属酸化物及び/またはシリカと
しては、例えば、アルミナ、酸化マグネシウム、亜鉛
華、酸化チタン、弁柄、酸化クロム、鉄黒、酸化ジルコ
ニウム、酸化錫等の酸化物、チタン・コバルト系グリー
ン、コバルトグリーン、コバルトブルー、銅−クロム系
ブラック、銅−鉄系ブラック、チタンエロー系、亜鉛−
鉄系ブラウン等の複合酸化物、等があげられる。これら
は単独で用いたり、又は2種以上を併用することも可能
である。形態としては特に限定されず、コーティング剤
に配合されるものはいずれも好適に使用できる。金属酸
化物及び/またはシリカの配合量は、通常アルコキシシ
ラン及びシランカップリング剤及びアクリル樹脂に対す
る重量比で、(アルコキシシラン+シランカップリング
剤+アクリル樹脂):(金属酸化物 及び/または シ
リカ)=90:10〜20:80、好ましくは80:2
0〜30:70である。本発明で得られるコーティング
剤は、溶液の経時変化が少なく、保存安定性に優れ、高
硬度、密着性、耐薬品性、耐溶剤性、柔軟性に優れた塗
膜を与えることができる。
【0016】
【実施例】以下、実施例により、更に本発明を詳細に説
明する。なお、実施例における評価は以下の方法により
行なった。 (1)耐酸性:硫酸5%水溶液を膜上に1滴滴下、一昼
夜放置後、水洗して目視で膜の変化を確認した。 (2)耐溶剤性:キシレンを脱脂綿にしみ込ませ、膜面
を100往復拭き、膜の溶出を目視で確認した。
【0017】実施例1 還流冷却器及び攪拌装置を備えた500mlの四つ口フ
ラスコを用い、エポキシ基を有する下記のシランカップ
リング剤(日本ユニカ(株)製、品番「A−187」)
【化2】 37.76gに、メタノール48g及び0.1N塩酸
5.8gを加えて室温で30分間攪拌した後、テトラメ
トキシシランオリゴマー(三菱化学(株)製、商品名
「MKCシリケートMS51」、テトラメトキシシラン
の40%加水分解縮合物)72gを加え、内温度65℃
で2時間加水分解縮合反応を行った。水の添加量はテト
ラメトキシシランオリゴマーを理論上完全に加水分解縮
合する量に対し56%である。
【0018】次に、メチルイソブチルケトン(以下「M
IBK」ともいう。)158.46gを加え、溶媒4
5.25gを留去し、組成物(1)とした。次に還流冷
却器及び攪拌装置を備えた500mlの四つ口フラスコ
を用い、イソプロピルアルコール70g、メチルエチル
ケトン70g、メタクリル酸メチル24g、アクリル酸
エチル27g、メタクリル酸6g、アクリル酸2−ヒド
ロキシエチル3g及び2,2’−アゾビスイソブチロニ
トリル2gを加え、65℃で6時間攪拌を行い、アクリ
ル樹脂溶液(2)を得た。アクリル樹脂中のメタクリル
酸成分の割合は11.5mol%(仕込み比からの計算
値)である。このアクリル樹脂溶液(2)72gを、組
成物(1)48gに加え、更に酸化チタン(石原産業
(株)製「CR97」)(3)36gをサンドミルで分
散して、コーティング液を得た。
【0019】ここで、金属チタン(3)の分散は、1リ
ットルベセルのサンドミルを使用し、分散ディスク1
段、2160rpmで30分分散を行った。(ベセルの
外側は、20℃の水で冷却。トータル仕込み/ガラスビ
ーズ=1/1。)なお、粉ゲージにより、分散度を確認
したところ、5μm以下であった。このコーティング液
をガラス板(70mm×150mm×2mm)に500
μmアプリケーターを用いて塗布し、150℃、1時間
乾燥を行ったところ、ひび、剥離のない塗膜が得られ、
塗膜の平均膜圧は25μmであった。鉛筆硬度試験の結
果4Hであり、耐酸性、耐溶剤性は良好であった。ま
た、このコーティング液は50℃、30日間放置後も液
状を保っていた。
【0020】比較例1 実施例1で用いたアクリル樹脂溶液(2)15.0g
を、組成物(1)10gに加え、コーティング液を得
た。このコーティング液を実施例1と同様の方法で塗
布、乾燥を行ったところ、ひび、剥離のない透明な塗膜
が得られ、塗膜の平均膜圧は25μmであった。鉛筆硬
度試験の結果1〜2Hであり、耐酸性、耐溶剤性は良好
であった。また、このコーティング液は50℃、30日
間放置後も透明液状を保っていた。
【0021】比較例2 0.1N塩酸の量を10.8gに変更した以外は実施例
1と同様な方法で加水分解縮合反応を行った。水の添加
量はテトラメトキシシランオリゴマーを理論上完全に加
水分解縮合する量に対し80%である。次に、メチルイ
ソブチルケトン158.46gを加え、溶媒45.25
gを留去した。この組成物は溶媒留去時にゲル化した。
【0022】比較例3 実施例1で得られたアクリル樹脂溶液(2)72gを、
組成物(1)48gに加え、更にパール重合で得られた
架橋ポリスチレン粒子(スチレン:ジビニルベンゼン=
1:1の共重合体、粒径約1μm)36gをサンドミル
で分散して、コーティング液を得た。(分散条件は実施
例1と同様。) このコーティング液を実施例1と同様の方法で塗布、乾
燥を行ったところ、ひび、剥離のない塗膜が得られ、塗
膜の平均膜圧は25μmであった。鉛筆硬度試験の結果
H〜HBであった。
【0023】比較例4 市販のアクリル樹脂(三菱レイヨン(株)製「BR−8
0」)の30%MIBK溶液を実施例1と同様の方法で
塗布、乾燥を行ったところ、ひび、剥離のない塗膜が得
られ、塗膜の平均膜圧は25μmであった。鉛筆硬度試
験の結果H〜HBであった。この溶液120gに酸化チ
タン(石原産業(株)製「CR97」)(3)36gを
サンドミルで分散して、コーティング液を得た。(分散
条件は実施例1と同様。) このコーティング液を実施例1と同様の方法で塗布、乾
燥を行ったところ、ひび、剥離のない塗膜が得られ、塗
膜の平均膜圧は25μmであった。鉛筆硬度試験の結果
H〜HBであった。
【0024】
【発明の効果】本発明により、保存安定性に優れたコー
ティング剤を得る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)アルコキシシラン、エポキシ基を有
    するシランカップリング剤、水、有機溶媒及び触媒を含
    有する組成物であり、かつ、水の含有量がアルコキシシ
    ランを理論上40〜75%加水分解縮合可能な量である
    硬化性組成物 (2)カルボキシル基、1−アルコキシアルキルオキシ
    カルボニル基、またはアミノ基から選ばれる少なくとも
    1種の官能基を有するアクリル樹脂、及び(3)金属酸
    化物及び/またはシリカを配合してなることを特徴とす
    るコーティング剤。
  2. 【請求項2】(1)の硬化性組成物が、予めエポキシ基
    を有するシランカップリング剤に水を添加し加水分解し
    た後、アルコキシシランを配合してなることを特徴とす
    る請求項1記載のコーティング剤。
JP5302897A 1997-03-07 1997-03-07 コーティング剤 Pending JPH10251599A (ja)

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