JPH028273A

JPH028273A - ケイ素アルコキシド系コーティング材

Info

Publication number: JPH028273A
Application number: JP15982588A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Seto; 和夫瀬戸; Masahiro Fukiage; 吹挙　昌宏; Minoru Inoue; 稔井上; Yukio Shimada; 嶋田　幸男
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1988-06-27
Filing date: 1988-06-27
Publication date: 1990-01-11

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、ケイ素アルコキシド系コーティング材に関
する。

〔従来の技術〕

ケイ素アルコキシド系コーティング材は、耐候性に優れ
、かつ、高硬度な塗膜（コーティング膜）を形成するこ
とから、化学的に弱いという欠点を有するプラスチック
、木材、セメント等からなる基材表面に塗布して、これ
らの基材を保護するために多用されており、とりわけプ
ラスチック用のハードコーティング材として知られてい
る。

このコーティング材に関する研究開発は、たとえば特開
昭４９−１４５３５号公報、特開昭５０−１１６６００
号公報等にみるように、以前から盛んに進められており
、塗膜物性の改良に対する要望も高まっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、セメント系建材のような比較的寸法変化の大
きい基材にこうしたケイ素アルコキシド系コーティング
材を通用した場合、塗膜にクラックや剥離が発生しやす
いという問題がある。この点を克服するために、ジアル
キルジアルコキシシラン成分を多量に含ませる、という
方法があるが、それにより、塗膜硬度が著しく低下する
、という別の問題が発生する。

以上の事情に鑑み、この発明は、セメント系建材や木材
のような比較的寸法変化の大きな基材に対して塗装して
も、長期にわたってクラック等が入らず、かつ、高硬度
で耐候性に優れた塗膜を形成することができるケイ素ア
ルコキシド系コーティング材を提供することを課題とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、この発明は、ケイ素アルコキ
シドを主成分とするモノマーの加水分解、重縮合により
得られるケイ素アルコキシド系コーティング材であって
、充填材として水および／または有機溶剤に分散された
コロイド状シリカが固形分量で２〜１２重量％含まれ、
かつ、同コロイド状シリカとして粒径の異なるもの２種
以上が組み合わせて用いられ、それらのうちの任意の２
種の平均粒径比が、いずれも、大きい方のシリカ粒子の
平均粒径／小さい方のシリカ粒子の平均粒径＝　１．６
　／　１以上に保たれているようにする。

〔作　用〕

この発明のケイ素アルコキシド系コーティング材では、
充填材として、粒径の異なるコロイド状シリカを組み合
わせて用いているため、反応性充填材としてのシリカ粒
子の充填を最密充填に近づけ、その結果、硬化時に収縮
しながら硬化していくビヒクルの影響を少なくすること
ができる。すなわち、比較的寸法変化の大きい基材に対
しても、クラック、剥離等の発生しない安定した塗膜を
形成することができるのである。その際、同シリカ粒子
のうちの任意の２種について、大きい方のシリカ粒子の
平均粒径／小さい方のシリカ粒子の平均粒径が１．６　
／　１未満であれば、この発明における上記効果は充分
に得られない。また、コーティング材中のコロイド状シ
リカの含有量が、固形分量で２重量％に満たない場合は
、クリヤー塗膜とした場合に充分な膜厚を得ることがで
きず、また塗膜の平滑性も劣ってくる。反対に、同含有
量が固形分量で１５重量％を越えると、塗膜が硬くなり
すぎて、クランクや剥離の発生が見られる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の詳細な説明する。

この発明におけるケイ素アルコキシド系コーティング材
の七ツマー成分であるケイ素アルコキシドは、一般式Ｒ
，Ｓｉ　　（ＯＲ’）４−０〔式中、ＲおよびＲ′は炭
素数１〜４のアルキル基、ｎは０１または２〕であられ
されるような化合物であり、たとえば、上記式において
ｎ＝０のものとして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等が、ｎ−１のもの
としてメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシ
シラン等が、ｎ＝２のものとしてジメチルジメトキシシ
ラン等がそれぞれ挙げられる。また、上記Ｒは、一部エ
ポキシ基、アミノ基等であってもよい。

この七ツマー成分は、下記の配合割合；け）一般式５ｉ
（ＯＲ’）４であられされるケイ素アルコキシド０〜１
００重量部（イ）一般式Ｒ３ｉ　　（ＯＲ’）、であられされるケ
イ素アルコキシド１００重量部（つ）一般式Ｒｔ　Ｓ　ｔ　　（ＯＲ’　）　ｘであら
れされるケイ素アルコキシド１５〜５０重量部になっていることが好ましいが、これに限定されること
はない。

上記モノマーの加水分解２重縮合のために添加される触
媒としては、塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸やギ酸、酢
酸、シュウ酸、クロロ酢酸等の有機酸の希薄溶液などに
代表される酸性触媒、前記無機、有機各酸の第４級アン
モニウム塩あるいはアミン塩、有機スズ化合物等の有機
金属化合物あるいは有機酸との金属塩などが例示できる
が、これらに限定されることはない。なお、上記アミン
としてはトリメチルアミン、トリエチルアミンｎ−ブチ
ルアミン等が、上記有機金属化合物あるいは有機酸との
金属塩としてはジブチルスズジラウレート同ジアセテー
トあるいはジアセテート、オクチル酸スズ、ジルコノセ
ンジクロリド、チタノセンジクロリド、ナフテン酸鉛等
が例示できる。これらの触媒は、いずれも、単独で使用
してもよいし、複数種を併用してもよ＜、適宜設定され
る量の範囲内において配合される。

硬化剤としては、水等が使用でき、さらに必要に応じて
は、硬化促進剤が添加されるようであってもよい。それ
らの添加量は特に限定はされず、硬化（加水分解および
重縮合）が平滑に進行するために必要な量が、適宜設定
されうる。

さらに、加水分解１重縮合を行う際には、種々の希釈溶
剤を用いることが好ましい。この溶剤としては、たとえ
ば、メタノール、エタノール、プロパツール、イソプロ
ピルアルコール（ＩＰＡ）等の低級アルコール類、エチ
レングリコール等のジオール類、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル等のセロソルブ類等が挙げられ、これ
らは単独で、あるいは複数種を併せて使用される。

つぎに、コロイド状シリカについて説明する。

はじめに、この充填材は、上記モノマーの加水分解９重
縮合前に添加されても、そのあとで添加されてもよく、
加えるタイミングは特に限定されない。いずれの段階で
添加するにしても、充填材の分散、混合は、デイスパー
等の分散機を用いて充分に行うことが推奨される。

上記シリカ粒子の粒径については、上述の通りであって
、たとえば、粒径の異なるＡ、　Ｂ、　Ｃ３種のシリカ
粒子（平均粒径Ａ＞Ｂ＞Ｃ）を用いる場合は、Ａ／Ｂ２
！：１．６／１．Ｂ／ｃ≧１．６／１になっていること
が必要である。また、大小のシリカ粒子の粒径は、はぼ
５〜１１００ｎの範囲内であることが好ましい。あまり
大きすぎると塗膜の平滑性が悪くなる傾向が見られ、小
さすぎると充填材としての効能を果たさなくなる恐れが
ある。さらに、それらのシリカ粒子の添加量は、特に限
定はされないが、大きい方のシリカ粒子が小さい方に比
べ、重量で等量以上含まれていることが好ましい。

上記シリカ粒子を分散させる有機溶剤は、特に限定はさ
れないが、たとえば、アルコール類、セロソルブ類等を
用いることが好ましい。水およびこれらの有機溶剤は、
いずれかを単独で、あるいは複数種を併せて使用される
。なお、このような溶剤中に分散されたコロイド状シリ
カの市販品を使用することもできる。

以上のように調製されるケイ素アルコキシド系コーティ
ング材は、末端がアルコキシド基であるようなシロキサ
ンプレポリマー溶液（Ａ液）としておき、使用時に、こ
のＡ液にさらに硬化剤等を添加して最終的に硬化させる
ようにすることができる。このように、保存時には２包
装形としてもよいが、すべての成分をあらかじめ混合し
て一つの容器内に保存するようにするｌ包装形をとるこ
とも可能である。２包装形とした場合、使用時に添加さ
れる硬化剤や触媒は、上記モノマー段階で添加されると
同様のものが応用でき、さらに、上記同様の希釈溶剤を
添加してもよい。

コーティング材の塗装方法は、スプレー塗装。

ロール塗装、フローコーター塗装、浸漬塗装等、特に限
定はされない。また、塗装後の乾燥、焼付は条件につい
ても、特に限定はされないが、５０〜２００℃程度で行
うことが好ましい。

なお、この発明にかかるケイ素アルコキシド系コーティ
ング材には、さらに必要に応じて、通常の各種着色剤、
上記コロイド状シリカ以外の充填材（アルミナゾル、ヒ
ユームドシリカ等）、界面活性剤、増粘剤、紫外線吸収
剤等が適宜添加されていてもよい。

つぎに、この発明のさらに詳しい実施例について、比較
例と併せて説明する。

一実施例１〜５．比較例１〜４− ■　コー−ング　の− ケイ素アルコキシドとしてメチルトリメトキシシラン、
テトラエトキシシランおよびメチルトリメトキシシラン
、触媒としてＩＮ塩酸、硬化剤として水、希釈溶剤とし
てＩＰＡ、コロイド状シリカ充填材としてＩＰＡオルガ
ノシリカゾル〔触媒化成工業側層０ＳＣＡＬ　１４３６
　（平均粒径φ７２ｎｍ）。

同１４５４　（φ２５ｎｍ）、同１４３２　（φ１２ｎ
ｍ）、同１４３１　（８ｎｍ）　　；　５ｉＯｚ含有量
３０％、なお上記１４３６および１４３１は試作品〕を
使用し、各成分を第１表に示した量で配合して、２５℃
下、５００ｒｐｍで３０分間攪拌した。

得られた２包装形コーティング材のＡ液を、２５°Ｃで
１週間、密栓状態で保存し、使用時に、同Ａ液１００重
量部に対して第１表に示した量の水およびＩＰＡを添加
し、２５℃下、５００ｒｐｍで１０分間攪拌するように
した。

■　上艮曳性旗…債基材として、高炉スラグ、ポルトランドセメント、珪砂
、パルプ、アスベストおよびビニロン繊維を主体とした
原料スラリーを抄造、プレス成形した後、蒸気養生して
得られた無機質硬化体を使用した。この基材の嵩密度は
１．８　ｇ　／ｃｕｔであり、飽和吸水時から絶乾状態
（１０５℃／２４時間乾燥後）までの寸法変化は０．３
０％であった。

上記基材に、ウレタン変性シリコーンプライマー（東芝
シリコーン社製）を用いて膜厚ｌＯμ園のプライマー層
をあらかじめ形成しておき、この上に、上記コーティン
グ材をスプレー塗装し、１５０°Ｃ／１時間焼付けた。

得られた各塗膜（いずれも膜厚１０ｎ）について、６０
°Ｃの温水浸漬／８時間、６０℃の乾燥／１６時間とい
う条件でサイクルテストを行い、１０または３０サイク
ル後の塗膜性状を観察した。

さらに、アルミナ基板（プライマー層なし）上に同様に
形成された塗膜について、ＪＩＳ規格番号に−５４００
に準じて鉛筆硬度を測定した。

以上の結果を、同じく第１表に示す。

第１表にみるように、実施例のコーティング材では、基
材の寸法変化に充分に対応でき、かつ、高硬度な塗膜を
得ることができた。それに対し、比較例１ではコロイド
状シリカの粒径が単一、比較例２では大きい粒子と小さ
い粒子の粒径比が１゜６／１未満、比較例３ではコロイ
ド状シリカ含有量が２重量％（固形分量）未満、比較例
４では反対に同含有量が１２重量％を越えているため、
それぞれ得られる塗膜は、いずれもクランクの発生しや
すいものとなっている。

〔発明の効果〕

この発明にかかるケイ素アルコキシド系コーティング材
は、セメント系建材等の比較的寸法変化の大きな基材に
対しても、長期にわたってクラックや剥離等が発生せず
、かつ、高硬度で耐候性に優れた塗膜を形成することを
可能とさせる。

昭和６３年

Claims

【特許請求の範囲】

１　ケイ素アルコキシドを主成分とするモノマーの加水
分解、重縮合により得られるケイ素アルコキシド系コー
ティング材であって、充填材として水および／または有
機溶剤に分散されたコロイド状シリカが固形分量で２〜
１２重量％含まれ、かつ、同コロイド状シリカとして粒
径の異なるもの２種以上が組み合わせて用いられ、それ
らのうちの任意の２種の平均粒径比が、いずれも、大き
い方のシリカ粒子の平均粒径／小さい方のシリカ粒子の
平均粒径＝１．６／１以上に保たれていることを特徴と
するケイ素アルコキシド系コーティング材。