JPS591315B2 - ヒマクケイセイヨウソセイブツ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被膜形成用組成物に関する。

さらに詳しくは、常温で固化し、硬く、耐摩耗性、耐候
性、耐水性の優れた不燃性の塗膜を形成する組成物に関
する。従来から、水分散性ビニル重合体は有機溶剤をほ
とんど含まず、容易に被膜を形成するので、屋内および
屋外の簡易塗装素材として種々の用途に用いられている
。しかしながらこれらは有機物を主体としているために
、火災時においては容易に燃焼し、最近における建築物
の高層化等による被膜の不燃化の要求を満すことができ
なかつた。このような有機系塗料の欠陥を改良するため
、無機質結合剤である水溶性アルカリ珪酸塩が塗料バイ
ンダーとして利用されており、それは強い接着力、結合
力、優れた耐薬品性、不燃性、高い硬度など無機化合物
特有の性質を有しているが、その内部に多量のアルカリ
金属イオンを含有し、かつ内部のシロキサン結合がその
アルカリ金属イオンにより切断されているので、水溶性
アルカリ珪酸塩を使用した塗料を常温乾燥して得られる
塗膜は本質的に耐水性が不良である。

即ち水中において塗膜が軟化する欠点がある。このよう
な水溶性アルカリ珪酸塩の欠点を克服するものとして、
コロイダルシリカ・アルミニウム化合物系無機質被膜形
成組成物が提案されている。しかしながら、シリカが無
機質であるために、被膜に有機質塗料のような可とう性
が得られず、また塗装素地密着性が不足するという欠点
があつた。本発明者はコロイダルシリカ・アルミニウム
化合物を生成分とする無機質被膜組成物のこのような欠
点を改良すべく鋭意研究の結果本発明を完成するに至つ
たのである。即ち、コロイドシリカ水分散液（Ｎ、水溶
性または水分散性樹脂（Ｂ）、水溶性リチウム塩および
／または水溶性有機アミン類（ｑ、さらに要すれば、ク
ロム、モリブデン、タングステン、鉄、コバルト。

マンガンおよびバナジウムの水溶性塩、チオ尿素。尿素
および水溶性アミノ酸から選ばれた１種または２種以上
の化合物上からなるビヒクルと粉末状アルミニウム化合
物（レを含有し、かつ、（八成分におけるコロイダルシ
リカ固形分（ＳｉＯ２）１重量部に対して旧成分の樹脂
固形分が０．０５〜１重量部であり、（Ａ）成分中のシ
リカに対して、該（０成分は、水溶性リチウム塩がモル
比（Ｌｉ２Ｏ／ＳｉＯ２）で１／２．５〜１／５０であ
るか、水溶性アミン類が重量比（アミン類／ＳｉＯ２）
で２／１〜１／１０であることを特徴とする被膜形成用
組成物が前記の欠点を改良できることを発見し本発明を
完成した。本発明の被膜形成用組成物の特長は、前記し
た従米の被膜組成物に比べて硬化性が優れ、耐摩耗性が
非常に良好であること、硬化塗膜の耐水性、耐溶剤性、
耐薬品性、塗膜の密着性が著しく改良されたこと、ガス
炎で焼いても不燃性であることなどがあげられる。

さらに本発明の被膜形成組成物はその形成成分の大部分
が無機質化合物であるから、前記の有機系化合物が持つ
ている本質的な欠点を改良することができ、また、無機
質ジンクリツチ塗膜との層間密着性も無機一無機化合物
の組合せであるから非常に良好である。

本発明の組成物に用いるコロイドシリカ水分散液（Ａ）
はＳｉＯ２を約１０〜５０重量％、ナトリウムイオンＮ
ａ２Ｏに換算した量で約１重量％以下含有し、その他リ
チウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン
を微量、含有していてもよく、約１０〜５０重量％の固
形分含有水分散液としたものが望ましい。

またこのコロイドシリカ水分散液中のシリカの粒子は極
めて小さく、粒径が１〜１００ｍμの範囲が望ましい。
この様なアルカリ安定コロイドシリカ水分散液の代表的
なもののいくつかを下記に示す。（Ｂ）成分の水溶性樹
脂としては、例えば、（１）含有するカルボキシル基を
アミンまたはアンモニア等の塩基で中和して水溶性とす
る水溶性アルキド樹脂、水溶性アクリル樹脂、マレイン
化油およびその誘導体等のアニオン性水溶性樹脂および
各種アニオン界面活性剤、（２）ポリエチレングリコー
ルのようなポリエーテルまたは水酸基を分子内に導入し
て水溶性とする型のポリエチレングリコール変性アルキ
ド樹脂、ポリビニールアルコール、メチルエーテル化ポ
リメチロールメラミン等の非イオン型水溶性樹脂および
ノニオン型界面活性剤がある。

また、水分散性樹脂としては（１）ゴムテツクス、（２
）ノニオンまたはアニオン界面活性剤あるいは前記水溶
性樹脂を乳化剤とした酢酸ピニル、酢酸ビニル一塩ビ共
重合体、アクリル酸エステル共重合体エマルジヨンおよ
び分子内にカルボキシル基等の酸基を導人し、塩基で中
和して自己乳化型としたエマルジヨン等がある。

市販水分散性樹脂で使用可能なものには、例えばＷＡＶ
２ｌ（大日本インキ化学株式会社製品、商品名）、Ｐｒ
ｉｍａｌＡＣ２２、５５、３３、Ｃ−７２（Ｕ．Ｃ．Ｃ
社製品）がある。また、水溶性樹脂または水分散性樹脂
としてオキシラン基（エポキシ基）を分子中に２個以上
含有するいわゆるエポキシ樹脂を使用した場合には、エ
ポキシ樹脂の硬化剤である水溶性アミン、ポリアミド樹
脂を使用することも可能である。

すなわち、コロイダルシリカ（４）、水溶性または水分
散性樹脂（Ｂ）を生成分とするビヒクルと粉末状アルミ
ニウム化合物および顔料よりなる水分散体に、使用直前
に硬化剤を添加、混合、塗布して硬化塗膜を得ることも
可能である。このようなエポキシ樹脂としては、ポリエ
チレングリコールの両末端にエピクロルヒドリンを反応
せしめて作成したエポキシ樹脂、エポライト４００Ｅ（
共栄油脂製品）、分散型樹脂としてはエポキシ＃８２８
（シエル社製品）をノニオン界面活性剤で乳化したエポ
キシエマルジヨン等が使用できる。（Ｂ）成分の量は、
Ａ成分の固形分１重量部に対して、Ｂ成分の樹脂固形分
として１．０〜０．０５重量部であり、望ましくは０．
２〜０．６重量部である。

混合樹脂量比が１０より多くなると、塗膜硬度が低下し
、実用的の被膜とはなりにくい。また、その混合量比が
０．０５重量部より少なくなくなると未処理の平滑鋼板
（みがき鋼板）への密着性が低下し、本発明の主旨にそ
わなくなる。（Ｃ）成分の１つである水溶性リチウム塩
としては例えば水酸化リチウム、リチウムポリシリケー
トなどを使うことができる。

もう１つの（Ｃ）成分である水溶性有機アミンとしては
、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
イソプロパノールアミン、エチレンジアミン、イソプロ
ピルアミン、ジイソプロピルアミン、モルフオリン、ト
リエタノールアミン、ジアミノプロパン、アミノエチル
エタノールアミンなどがある。水溶性リチウム塩と水溶
性有機アミンは単独で、または併用して用いることがで
きる。さらに、クロム．モリブデン．タングステン．鉄
．コバルト．マンガンおよびバナジウムの水溶性塩とし
ては、重クロム酸カリウム、重クロム酸ナトリウム、ク
ロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、クロム酸アンモ
ニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウ
ム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウ
ム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸カリウム、コバ
チル亜硝酸ナトリウム、酢酸コバルト、硝酸コバルトア
ンモニウム、リン酸コバルトアンモニウム、水酸化コバ
ルト、亜硝酸コバルトカリウムナトリウム、酸化マンガ
ン、硫酸鉄アンモニウム、酢酸鉄、修酸第２鉄アンモニ
ウムなどがある。これらは単独または混合物として用い
られる。

本発明において（０成分の配合割合は水溶性リチウム塩
とコロイドシリカとの混合割合が前者を酸化リチウム（
Ｌｉ２Ｏ）、後者を乾量シリカ（ＳｉＯ２）に換算して
モル比（Ｌｌ２Ｏ／ＳｉＯ２）で１／２．５〜１／５０
（特に好ましくは１／３〜１／３０）の範囲であるか、
水溶性有機アミンとコロイドシリカとの混合割合が重量
比（アミン類／ＳｉＯ２）で２／１〜１／１０（特に好
ましくは１／１〜１／１０）の範囲で、両者、それぞれ
の上記の上限を越えないものである。（Ｌｉ２Ｏ／Ｓｉ
Ｏ２）のモル比が１／２．５より大きく（ＳｉＯ２の割
合が小さく）なると酸化リチウムとシリカとが反応して
水に不溶性のリチウムジシリケート（Ｌｉ２Ｏ・２Ｓｉ
０２）が生成しコロイドシリカ水分散液のゲル化と沈澱
を起し、これから得られた被膜形成用組成物は塗装作業
性が非常に悪く、均一に塗布することが非常に困難とな
り好ましくない。（アミン類／ＳｉＯ２）の重量比が２
／１より大きくなると（アミン量が多くなると）被膜組
成物が刺激性を持ち、使用者の皮膚、手、目、鼻などを
刺激するおそれがあるので取扱い上好ましくない。また
、（Ｌｉ２Ｏ／ＳｌＯ２）のモル比が１／５０より小さ
く（ＳｉＯ２の割合が大きく）かつ（アミン類／ＳｊＯ
２）の重量比が１／１０より小さく（ＳｉＯ２の割合が
大きく）なると、塗膜を形成したとき、塗膜の連続性が
悪くなつたり、硬化性が悪くなつたりして好ましくない
。本発明の無機質被膜形成用組成物のビヒクルは塗膜性
能の向上などのために、クロム．モリブデン．タングス
テン．バナジウム．コバルト．マンガンおよび鉄の水溶
性金属塩．チオ尿素．尿素．水溶性アミノ酸を含有して
いてもよい。

クロム、モーリブデン、タングステン、バナジウム、コ
バルト、マンガンおよび鉄の水溶性金属塩から選ばれた
１種または２種以上の化合物とコロイドシリカとの混合
割合は、前者をクロム、モリブデン、タングステン、バ
ナジウム コバルト、マンガンおよび鉄の金属イオンと
し、後者を乾量シリカ（ＳｉＯ２）としたモル比（上記
の金属イオンから選ばれた１種または２種以上の金属イ
オン／ＳｉＯ２）で１／５０以下である。

この範囲内であれば各種金属イオンはコロイドシリカ水
分散液の安定性を増加させ、硬化性も増加させる傾向が
あるが、このモル比が１／５０より高い濃度で（金属イ
オン量を多く）用いると、各コロイドシリカ粒子の表面
に存在するシラノール基（−ＳｊＯＨ）の架橋剤として
作用し各コロイド粒子を結合させるため、コロイド粒子
が凝集してゲル化を起す。またチオ尿素を使用するとき
は本発明のビヒクル中の水１００重量部に対し、１０重
量部以下である必要があり、１０重量部より多いと水に
溶解しなくなる。尿素を使用するときは、ビヒクル中の
水１００重量部に対して５５重量部以下である必要があ
り、５５重量部より多いと水に溶解しなくなり、また水
溶性アミノ酸は、ビヒクル成分の１つとして水溶性有機
アミン類を用いた場合に添加するとビヒクルを安定化す
る効果があり、ビヒクル中の水１００重量部に対して１
５重量部以下であることが必要であり、１５重量部より
多く用いると得られた塗料の可使時間が短かくなり、塗
装作業性が悪くなる。

水溶性アミノ酸としては、グリシン、アラニン、アミノ
酪酸、バリン、ノルロイシン、ノルバリン、セリンなど
がある。本発明における粉末状アルミニウム化合物とし
ては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸
アルミニウム、ケイ酸アルミニウムカリウム、ケイ酸ア
ルミニウムカルシウムおよびこれらと他の金属酸化物と
焼成物、無機顔料表面をＡ１化合物で処理した粉体、例
えば水酸アルミニウムをコーテイングした酸化チタンな
どが使用できる。

またビヒクル成分に対する粉末状アルミニウム化合物の
混合割合は（粉末状アルミニウム化合物／ＳｊＯ２）の
重量比で５０／１〜１／５が好ましい。また粉末状アル
ミニウム化合物の粒径は１〜１００μ好ましくは３〜５
０ｔｔの範囲のものがよい。１〜１００μの範囲の粒子
を使用すると塗膜のワレなどが防止できる。

また本発明の被膜形成用組成物を金属表面、殊に鉄鋼表
面、を保護するために使用するときは粉末状アルミニウ
ム化合物と一緒に亜鉛末、鉛粉末またはその他微細粉化
された金属顔料、例えば鉛酸化物、クロム酸鉛、酸化亜
鉛、酸化鉄などを混合して使用すると耐食性が向上し有
利である。

また本発明組成物では塗膜に色調を与えるために二酸化
チタン、カーボンブラツクおよび種々の着色顔料、また
、組成物の塗装特性を改良するために白土、マイカ、タ
ルク、ケイ酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩など通常塗
料に使用する不活性体質顔料等を使用することができる
。また本発明の被膜形成組成物は、ガラス素地、スレー
ト素地、コンクリート素地、鉄鋼類素地及びジンクリツ
チペイント塗膜の上にも非常に良好な接着性を示す。

つぎに本発明をさらに詳細に説明するため実施例をあげ
る。

なお実施例は本発明をそれに限定するものではない。

実施例 １〜５ 第１表に示したビヒクル成分を同表に示した割合で通常
の方法で配合し、不揮発分が３０重量％になるように水
で希釈したのち粉末アルミニウム化合物及び併用顔料を
配分して本発明の被膜形成用組成物を作成した。

これをスプレーガンでスレート板基材に乾燥時膜厚で７
０μの厚さになる様に吹きつける。また既に無機質ジン
クリツチペイント（ＳＤジンクプライマーＺＥｌ５ＯＯ
Ｎ：関西ペイント（株）製、商品名）塗膜が形成されて
いる鋼板基材にも上記同様配合被膜形成組成物をスプレ
ーガンで乾燥時膜厚で１００μの厚さになる様に吹きつ
ける。その後塗板を温度２０℃、湿度７５％で２４時間
乾燥後のものについて各種の性能試験を行なつた。試験
結果は第２表にスレート板基材に塗布したものを、第３
表に無機質ジンクリツチペイント塗膜上に塗布したもの
の結果を示す。比較例 ｌ ポリビニルアルコール（重合度１０００）５部、水５０
部、過硫酸カリ０．３部、酢酸ビニル４５部を混合し窒
素を通しながら８０℃で５時間攪拌し粘度Ｚ（カードナ
ー、２０゜Ｃ）の粘稠なエマルジヨンを得た。

このエマルジヨンを実施例１〜５と同様な方法でスレー
ト基材に塗布し、同様の条件北で乾燥し試験板とした。
比較例 ２ ４０％珪酸ソーダ（ Ｎａ２Ｏ・ ２．５Ｓｉ０２）水
溶液を実施例１と同様の粉末アルミニウム化合物を使つ
て塗料化し実施例１と同様な方法でスレート基材に塗布
し、同様の条件で乾燥し試，験板とした。

比較例１と２の結果は第２表に示す。比較例 ３ エポキシ樹脂塗料（展色剤：顔料＝ １：２．２エポキ
シ樹脂ポリアミド硬化剤）を実施例１と同様のジンクリ
ツチペイント塗膜の上に実施例１と同様の方法で基材に
塗布し、同様の条件で乾燥し試験板とした。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コロイドシリカ水分散液（Ａ）、水溶性または水分
   散性樹脂（Ｂ）、水溶性リチウム塩および／または水溶
   性有機アミン類（Ｃ）、およびさらに要すればクロム、
   モリブデン、タングステン、鉄、コバルト、マンガンお
   よびバナジウムの水溶性塩、チオ尿素、尿素および水溶
   性アミノ酸から選ばれた１種または２種以上の化合物（
   Ｄ）からなるビヒクルと粉末状アルミニウム化合物（Ｅ
   ）を含有し、かつ、該（Ａ）成分のコロイドシリカ固形
   分（Ｓｉｏ＿２）１重量部に対して該（Ｂ）成分の樹脂
   固形分が０．０５〜１重量部であり、該（Ａ）成分中の
   シリカに対して、該（Ｃ）成分は、水溶性リチウム塩が
   モル比（Ｌｉ＿２ｏ／Ｓｉｏ＿２）で１／２．５〜１／
   ５０であるか、水溶性有機アミン類が重量比（アミン類
   ／Ｓｉｏ＿２）で２／１〜１／１０であることを特徴と
   する被膜形成用組成物。