JPS63207868A - 耐熱性コ−テイング組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐熱性コーティング組成物に関し、更に詳し
くは、従来プラズマ溶射によって行われていたヒーター
表面への遠赤外線放射物層の形成ｆ／　冷料によっでＭ
単に行う息ができる耐熱性コーティング組成物に関する
ものである。

従来からセラミック材料は、耐食性、耐熱性、電気絶縁
性に優れ、その他にも一部のセラミック材料では、効率
良く波長１０−２０−程度の遠赤外線を放射することが
一般に知られている、これらのセラミック°材料で発熱
体を作成するか、あるいは発熱体上にこれらの物質を溶
射することにより、熱エネルギーを、人体に宥効なある
いはその他のものが効率良く吸収でき得る遠赤外線に変
換して放射させるので、これを暖房設備あるいはその他
の加熱設備などに用いた場合、著しくエネルギー効率を
高めることが出来る。

しかしながら、従来の技術の様に１発熱体の上にセラミ
ック材料を溶射する場合、セラミック材料で成型体を形
成する場合と同様多大の設備とエネルギーを必要とする
。このような場合、発熱体の上に、上記セラミック材料
を配合した塗料を塗装する方法が考えられるが、発熱体
は常時５００℃からｔ、ｏｏｏ℃の高温にさらされてお
り、そのような耐熱特性を、継続して発揮する塗膜の形
成は非常に困難なことである。さらに発熱体は。

電気等のエネルギー供給源を、使用後には切断され、常
に５００℃から１．０００℃に近い熱サイクルにさらさ
れるため、そのような環境下で塗膜が良好な付着性を維
持することもまた困難なことである。

もっとも従来においても、耐熱性塗料としてシリコーン
樹脂からなる塗料などが用いられてきたが、発熱体の上
に直接塗装するだけの耐久性を得ることは困難であり、
長期にわたって遠赤外線放射体を発熱体上に固定するこ
とは出来なかった。

また、ガラス粉末を塗料中に混入し、溶融によって充填
材を固定するような試みもされてはいるが、粉末ガラス
の溶融温度が発熱体の温度と同じくらいかあるいはそれ
よりも低温である為、これもまた遠赤外線放射物質を固
定することは困難である。

本発明者は、前記した従来技術の持つ欠点を克服しセラ
ミック溶射に替る安価な塗装手段により、発熱体上に遠
赤外線放射効果を有することを目的に、アルキルシリケ
ートに着目し、鋭意研究を重ねた結果本発明を完成する
に至ったものである。かくして、本発明に従えば、アル
キル（もしくはアリールあるいはアリル）シリケート単
独あるいは該アルキルシリケートと金属のアルコキシド
との混合物から成る結合材成分（Ａ）１００重量部に対
し、少なくとも２種類の遷移元素酸化物粉末を焼成して
得られる固溶体、アルミナ粉末。

及びシリカ粉末から選ばれる少なくとも１種類の添加物
質（Ｂ）を１００−１．０００重量部の割合で配合し、
更に必要に応じて、金属粉、金属酸化物、金属塩、金属
水酸化物及びガラスフリットから選ばれる１種類以上を
加えて成る耐熱性コーティング組成物が提供される。

本発明の（Ａ）成分として用いられるアルキル（もしく
はアリールあるいはアリル）シリケートとしては、 一般式 一般式 （Ｒは炭素数１〜８のアルキル基もしくはアリル基また
はアリール基を、ｎは０もしくは１１以下の整数を表す
）により示されるテトラアルキル（もしくはテトラアリ
ル）オル、トシリヶート類である。具体的には例えばメ
チルオルトシリケート、エチルオルトシリケート、ｎ−
プロピルオルトシリケート、ｎ−ブチルオルトシリケー
ト、ｎ−オクチルオルトシリケート、フェニルオルトシ
リケート、フェネチルオルトシリケート及びアリルオル
トシリケート等があり、更にそれらのオルトシリケート
類の脱水縮合によって生成するポリシリケート類も用い
られる。これらのうちで、コストの面からエチルシリケ
ートが適している。

また、このアルキル（もしくはアリールあるいはアリル
）シリケートと併用される金属アルコキシドとしては、
アルミニュウム、チタン又はジルコニュウム金属のアル
コキシドがあって下記の式％式％） 式中Ｍはチタン又はジルコニュウムを表しくＩ）式では
ＲＩＲ２のうち少なくとも１つは（ＩＩ　）式ではＲ，
Ｒ２Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つはＣ１−Ｃ，ア
ルコキシ基（例：メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ
、インプロポキシ、ｎ−ブトキシ、イソブトキシ、　５
ｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、ｎ−ペントキシ
、インアミルオキシ、ｎ−へキシルオキシ、ｎ−へブチ
ルオキシ、　　ｎ　−オクチルオキシ等）またはＣ３−
ｃｍアルコキシアルコキシ基（例：メトキシメトキシ、
メトキシエトキシ、エトキシブトキシ、ブトキシベント
キシ基等）を表し且つ残りはＣ，−Ｃ６のアルキル基（
例：メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ
−ブチル、イソブチル、　５ｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−
ブチル、アミル基等）、アリール基（殊にフェニル、ト
ルイル基）、アルケニル基（例：ビニル、アリル基等）
またはメルカプト基もしくはアミ７基で置換されたＣ１
−Ｃ，アルキル基（例：γ−メルカプトプロピル、アミ
ノエチル、アミノプロピル、アミノブチル基等を表す）
で示される化合物が好適であり具体的には例えばアルミ
ニュウムイソプロピレート、アルミニュウム５ｅｃ−ブ
チレート、アルミニュウムｔｅｒｔ−ブチレート、テト
ラｎ−ブトビルチタネート、テトラミープロピルチタネ
ート、テトラｎ−ブチルチタネート、テトラミーブチル
チタネート、テトラ　５ｅｃ−ブチルチタネート、テト
ラｔｅｒｔ−ブチルチタネート、テトラキス（２−エチ
ルヘキシル）チタネート、テトラステアリルチタネート
、テトラメチルチタネート、テトラエチルチタネート、
テトラｎ−ペンチルチタネート、テトラミーペンチルチ
タネート、テトラｎ−へブチルチタネート、テトラｎ−
へキシルチタネート、テトラｎ−オクチルチタネート、
テトラミーオクチルチタネート、テトラｎ−７ニルチタ
ネート、テトラメチルジルコネート、テトラエチルジル
コネート、テトラミープロピルジルコネート、テトラｎ
−ブチルジルコネート、テトラミーブチルジルコネート
、テトラｔａｒｔ−ブチルジルコネート等が挙げられる
。前記した金属アルコキシドを併用した場合、アルキル
（もしくはアリル又はアリール）シリケート単独の場合
よりも、コーティング組成物の耐アルカリ性、線膨張係
数の点で優れている。

金属アルコキシドの併用割合はアルキル（もしくはアリ
ル又はアリール）シリケートのＳｉ１モルに対し金属量
でｏ、ｉ−メチルの範囲である。

次に本発明の（Ｂ）成分として用いられる遷移元素酸化
物粉末を焼成して得られる固溶体は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ
、Ｎｉ等の遷移元素融化物の少なくとも２種類以上を混
合した物を１，０００−１．５００℃で焼成し、この物
を平均粒径１−５０、に微粉砕してなる物である。

また、アルミナ粉末及びシリカ粉末は従来から公知の物
を使用することができ、一般に平均粒径１−５０戸の物
が使用される。

前記した添加物質Ｂ成分の中でも、本発明に於いて特に
好適な物は放射遠赤外線の波長の点からＦｅ２０３　、
ＭｎＯ２、Ｃｏｏ、遷移金属酸化物から得られる固溶体
である。

前記（Ｂ）成分の配合割合は、（Ａ）成分１００重量部
当たり１００−１，０００重量部、好適には５００−８
００重量部であり、（Ｂ）成分の配合割合が１００重量
部未満では遠赤外線の放射効率が著しく低下し、また、
他方１　、０００重量部を越えると被膜形成能力が低下
するという欠点がある。本発明の耐熱性コーティング組
成物は、前記した（Ａ）成分および（Ｂ）成分からなる
物であるが、更に必要に応じて金属粉、金属酸化物（ア
ルミナを除く）、金属塩、金属水酸化物、及びガラスフ
リットから選ばれる１種以上を添加することができる。

これによって耐アルカリ性、付着性、耐食性等の性能を
向上せしめることができる。

前記した添加°成分の配合割合は、（Ａ）成分と（Ｂ）
成分の合計重量１００重量部当たり０．１−５０重量部
の範囲である。金属粉としては、たとえば亜鉛、タリウ
ム、金属シリコン、錫、鉛、アンチモン、ビスマス、マ
ンガン、鉄、銅、アルミニュウム、フェロシリコン、フ
ェロマンガン等の粉末が挙げられる。金属酸化物、金属
塩、金属水酸化物としては、アルカリ土類金属の酸化物
、水酸化物、その他に水酸化アルミニュウム、二酸化銀
、酸化鉛、鉛丹、三酸化ビスマス、酸化モリブデン、酸
化コバルト等がある。更には珪酸塩、燐酸塩、はう酸塩
、モリブデン酸塩、クロム酸塩、硝酸塩等も効果を示す
、ガラスフリットとしては通常のほうろう仕上を行う際
に使用される物であり、耐火性原料（珪石、珪砂、長石
など）、溶融性原料（はう砂、はう酸、酸化はう素、ソ
ーダ灰、チリ硝石、カリ硝石、炭酸リチュウム、炭酸カ
ルシュラム、炭酸バリュウム、炭酸マグネシュウム、水
酸化力ルシュウム、鉛丹、−酸化鉛、亜鉛華など）、弱
乳白原料（蛍石、氷晶石、フッ化ナトリュウム、フッ化
アルミニュウム、珪フッ化ナトリュウムなど）、強乳白
原料（酸化錫、酸化アンチモン、アンチモン酸ナトリュ
ウム、醸化ジルコニュウム、珪酸ジルコニュウム、亜机
酸、酸化セリュウムなど）、着色原料（硫黄華、酸化コ
バルト、酸化クロム、酸化ニッケル、二酸化マンガン、
酸化銅、重クロム酸カリュウム、硫酸カドミュウム、金
属セレンクロム酸鉛など）、密着剤（酸化コバルト、酸
化ニッケル、二酸化マンガンなど）のほうろう用フリッ
ト原料から選ばれて作られたフリットである。コーティ
ング組成物の調整方法は、前記した成分を従来から用い
られているサンドミル、ボールミル等の分散装置を用い
て、混合分散することによって行われる。

ここで得られたコーティング組成物は、一般的な塗料の
形態をしており、スプレー塗装、静電塗装、電気泳動塗
装、浸せき塗装、はけ塗り等の従来一般に知られた塗装
技術を用いることにより、目的とする被塗物の表面に任
意の塗膜層を形成することが出来る。この場合、被塗物
が複雑な形状であっても、均一な膜厚での充填層の形成
が可能であり、塗装後特に後加工の必要はない。

塗装された基体は、２０℃から２５０℃の温度で乾燥さ
れ、その後ヒーター等の発熱体であれば、実際に通電、
あるいは使用して温度を上げることにより、塗膜を固化
させることが出来る。この場合の温度としては３００℃
から１，０００℃ぐらいが望ましい、また、このような
高温度での使用を行わないものであれば、あらかじめ３
００℃から１，０００℃の温度で焼きつけて固化せしめ
使用される。

次に本発明の実施例を示す。

実施例１ 市販のシリコテトラエトキシドのブチルアルコール溶液
に、モル比で１から１１の水を加え。

０．０１モルの塩酸を触媒として、約２−３時間還流を
行いながら加水分解及び脱水縮合を行い粘稠なシロキサ
ン高分子を得る。

次に、塩赤外線放射体として知られる固溶体を、以下の
手順により作成する０組成としては、ＭｎＯ２１５重量
部、Ｃｏ０　５重量部及びＦｅ２Ｏ３８０重量部の混合
物に水を上記混合物１００重量部に対し１００重量部加
え、ボールミルを用い一昼夜混合を行う、ついで得られ
たペーストから水を除去し、粗粉砕した後、１．２００
℃で約１時間焼成を行ない得られた固形物を微粉砕して
、遠赤外線放射体の粉末を得る。

ついで得られたシロキサン高分子溶液の固形分１００重
量部に対して前記固溶体７００重量部の割合で混合しボ
ールミルによって１昼夜分散を行い本発明の耐熱性コー
ティング組成物を得た。

かくして得られた塗料をブチルアルコールによって目的
の塗装可能な粘度に調整し、インコネル６００でできた
棒状の電気発熱体の上にエアースプレーによって塗装を
行い、約２０戸の塗膜を作成した０次にこれに通電を行
い、表面温度約１８０℃で約３０分保持した後、表面温
度１．０００℃まで温度を上げ、そのまま３０分保持さ
せ、遠赤外線放射固溶体のコーティング発熱体を得た。

ここで得られた暦は完全にガラス化されており、耐熱性
、強度共非常に優れたものとなっていた。また、形成さ
れた石英ガラスの融点は、発熱体の常用温度９００℃よ
りはるかに高い為、使用中に溶融するようなことはなく
、また、外部から水をかけた場合でも十分な耐久性をも
っており、従来の石英ガラス管ヒーターの様に破損する
ような危険性も無かった０作成したヒーターに通電を行
い、約７００−８００℃程度まで表面温度を上昇させた
ところ、波長２０Ｑ前後の、人体に対して有効な遠赤外
線が黒体に近い強度で放射されているのを放射率計によ
って確認された、また、サーモグラフィーによる体表面
の温度の測定においても、遠赤外線放射体を塗布しない
ヒーターに比較して、著しく上昇が早いのが確認された
。これらの効果は、遠赤外線放射体を溶射によって形成
したヒーターと何等変るところはなく、最高温度まで上
昇せしめた後通電を止め、ヒーターを室温まで戻すサイ
クルテストを行ったが、遠赤外線放射体層には何等異常
は見られなかった。また、実際の使用の際、赤熱状態で
水がかかった場合を考えて、赤熱状態となったヒーター
に水をかけてみたが、遠赤外線放射体が破損するような
ことはなかった。

実施例２ 市販のシリコテトラエトキシドに、等モルのジルコニュ
ウム１ｓｏ−プロポオキシドを加え、同重量の１ｓｏ−
プロピルアルコール中で１時間攬はんしながら、リービ
ッヒ冷却管をつけて還流した後、モル比で１から１１モ
ルの水を徐々に加え、還流温度で２−３時間還流を行っ
て加水分解、脱水縮合を行い粘稠なＳｔ、Ｚｒ酸化物前
駆体を得る。これに実施例１で述べたと同様の方法によ
って得た遠赤外線放射体として知られる固溶体を同様の
方法で作成し、同様にして一昼夜分散を行い耐熱性コー
ティング組成物を得た。この組成物を実施例１と同様な
方法でヒーター上に塗装し、加熱乾燥して遠赤外線放射
固溶体のコーティング発熱体を得た。ここで得られた層
はＺｒＯ２・５ｉ０２で表される組成を持ったジルコガ
ラスで形成されており、通常のガラスに比べ耐アルカリ
性、耐久性に優れた物が得られる。

実施例３ シリコンテトラエトキシド縮金物、及び遷移元素酸化物
からなる遠赤外線放射体としては、実施例１に示した物
と同様の組成の物を用いる０本実施例において遠赤外線
放射体を分散する際に、Ｓｔ　　１モルに対し１モルの
酸化マグネシュウム及び１モルの酸化アルミニュウムを
添加する。これを実施例１と同様の方法でヒーターにス
プレー塗装を行い、ヒーターに通電を行うことにより、
加熱乾燥を行った。

得られた遠赤外線放射被膜は、添加した金属塩の酸化物
と焼成された状態となり、５ｔＯ２単独の物より熱衝撃
性が向上し、耐久性についても更に向上された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルキル（もしくはアリールあるいはアリル）シリケー
   ト単独あるいは該アルキルシリケートと金属のアルコキ
   シドとの混合物から成る結合材成分（Ａ）１００重量部
   に対し、少なくとも２種類の遷移元素酸化物粉末を焼成
   して得られる固溶体、アルミナ粉末及びシリカ粉末から
   選ばれる少なくとも１種類の添加物質（Ｂ）を１００−
   １，０００重量部の割合で配合し、更に必要に応じて金
   属粉、金属酸化物、金属塩、金属水酸化物及びガラスフ
   リットから選ばれる１種類以上を加えて成る耐熱性コー
   ティング組成物。