JPH04216875A - コーティング剤 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属、セラミックスな
どの対象物の表面に適用して、耐薬品性（耐酸性等）、
耐候性、防汚性、撥水性、撥油性、滑り性、離型性など
の性質を付与することのできるコーティング剤に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】金属、セラミックスなどの対象物の表面
を事後的に改質するものとして、種々のコーティング剤
（塗料を含む）が知られている。

【０００３】このようなコーティング剤の一つとしてポ
リテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を主剤とす
るコーティング剤が知られており、滑り性付与剤、防汚
剤、撥水剤などとして用いられている。フッ素系樹脂は
、主鎖が炭素結合という有機的な結合であり、これを取
り巻く形で無機性のフッ素原子が存在する分子構造とな
っている。フッ素は最も電気陰性度の高いものであるこ
とから、炭素−フッ素結合は短かく強固である。フッ素
系樹脂のコーティング剤への応用については、たとえば
「フッ素の化学、丸善株式会社発行、発行日：昭和６３
年６月３０日」の１３７〜１３８頁に現状の説明がある
。

【０００４】表面改質を図るためのコーティング剤の他
の一つとして、ゾル−ゲル法を利用したコーティング剤
も知られている。

【０００５】たとえば、特開昭６０−１６１４６０号公
報には、部分的に加水分解されたアルキルケイ酸エステ
ルのアルコール溶液にシリカ粉末を混合した組成物から
なり、Ｓｉ　原子とＯ原子で構成される完全無機系のＳ
ｉ　Ｏ４４−　四面体連続構造を持ち、Ｓｉ　Ｏ４４−
の四面体基本骨格を形成する四つのＯ原子の全てが隣接
するＳｉ原子に共有されている三次元網状骨格を主構造
として有する無機質高分子コーティング材につき開示が
ある。

【０００６】特開昭６１−２３６６７３号公報には、上
記の特開昭６０−１６１４６０号公報の組成物にさらに
Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ，Ｐｂ、Ｓｎのうちの少なくとも一種
の金属粉末を添加して、シリカの三次元網状骨格に金属
原子を結合させたコーティング剤を、セラミックまたは
ガラス等の無機質の非金属を有する材料または結合材料
の表面に被覆し、１００〜７５０℃で加熱して焼き付け
ることよりなる非金属面の金属化方法が示されている。

【０００７】特開昭６１−２３５４６９号公報には、部
分的に加水分解されたアルキルケイ酸エステルのアルコ
ール溶液に四面体構造を持つシリカ粉末を触媒として添
加し酸性領域で縮重合させ、熟成したのち固形分の大部
分をカットすることよりなる無機系バインダーの製法に
つき開示があり、このバインダーは高温の雰囲気で使用
するコーティング材や接着剤のベースとしてすぐれた性
能を有することが述べられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】フッ素系樹脂を主剤と
するコーティング剤は、耐薬品性、滑り性、防汚性、撥
水性、撥油性にすぐれた被膜を形成する上、他の樹脂を
主剤とするコーティング剤に比しては耐熱性がすぐれて
いるが、有機ポリマーであることからその耐熱性にはお
のずから限界がある。また、形成したフッ素系樹脂被膜
が雨水や薬品との接触により徐々に失われ、耐久性が不
足することがある。

【０００９】ゾル−ゲル法を利用したコーティング剤は
、施工が容易でありながら極めてすぐれた耐熱性被膜を
与えるので、仕上げ材、その他の用途に有用であるが、
防汚性、滑り性、撥水性、撥油性、耐薬品性などの点に
おいては、なお改良の余地がある。

【００１０】本発明は、このような背景下において、耐
熱性のみならず、耐薬品性、防汚性、その他の性質を兼
ね備えた被膜を与えることのできるコーティング剤を提
供することを目的になされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のコーティング剤
は、アルキルシリケートまたはその部分加水分解物の含
水溶剤溶液にフッ素系樹脂粒子を分散させてなるもので
ある。以下本発明を詳細に説明する。

【００１２】アルキルシリケートとは、式Ｓｉ（ＯＲ）
４　 で表わされる化合物を言う。Ｒとしては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基などがあげられ、殊にエチル基とブチル基が重要であ
る。

【００１３】アルキルシリケートを水を含む溶剤中に溶
解すると、加水分解反応が生じて一部が加水分解し、シ
ラノールとなる。なお水は空気中の水分を吸収する形で
系に導入してもよく、このような態様も本発明に含まれ
る。シラノールは反応性に富むので、さらに縮重合反応
が進む。系に酸性物質や塩基性物質などの触媒を添加す
ると、一連の反応は加熱下はもとより常温下でも円滑に
進行するので、触媒の添加時機には注意を要する。触媒
は、系に溶解する触媒だけでなく、固体触媒であっても
よい。また気体触媒であってもよい。

【００１４】上記中、溶剤としては、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エ
チレングリコールなどのアルコール系溶剤、殊にエタノ
ール、プロパノールまたはブタノールが好適に用いられ
、そのほか、炭化水素系溶剤、含ハロンゲン溶剤、ケト
ン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、含窒素系
溶剤なども用いることができる。酸性物質としては、種
々の有機酸や無機酸あるいはシリカ等が用いられる。 塩基性物質としては、アンモニアやアミン類が用いられ
る。

【００１５】フッ素系樹脂粒子におけるフッ素系樹脂と
しては、ポリテトラフルオロエチレンが特に好ましく、
そのほか、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロ
エチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロア
ルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレ
ン−エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレ
ン、クロロフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデン
フルオライド、ポリビニルフルオライドをはじめとする
種々のフッ素系樹脂が用いられる。

【００１６】アルキルシリケートまたはその部分加水分
解物とフッ素系樹脂粒子との比率は、重量比で　９９．
９９：０．０１〜　０．１：９９．９、殊に９９．９：
０．１　〜　０．５：９９．５というように広い範囲か
ら選択され、アルキルシリケートまたはその部分加水分
解物の改質にフッ素系樹脂粒子を添加するときは、フッ
素系樹脂粒子の添加量は相対的に少量にし、フッ素系樹
脂粒子のバインダーとしてアルキルシリケートまたはそ
の部分加水分解物を用いるときは、アルキルシリケート
またはその部分加水分解物の添加量は相対的に少量にす
る。一般には、アルキルシリケートまたはその部分加水
分解物に対しフッ素系樹脂粒子を　０．１〜３０重量％
程度用いることが多い。

【００１７】本発明のコーティング剤は、アルキルシリ
ケートまたはその部分加水分解物のアルコール性溶液に
フッ素系樹脂粒子を分散させてなるものであるが、さら
にそのほかに、金属または金属酸化物、フィラー等を適
当量（多量でもよい）配合することが望ましく、また必
要に応じて、アルコール以外の溶剤、界面活性剤、粘度
調整剤、可塑剤、着色剤、光沢剤、帯電防止剤、安定剤
、研磨剤などを添加することもできる。

【００１８】本発明のコーティング剤を適用する対象物
としては、金属またはセラミックスが好適であるが、上
記のように反応が常温でも進むことから、プラスチック
ス、塗装面、木竹その他の天然物、皮革などにも適用で
きる。具体的には、建物の外壁や屋根、車両外面、化学
プラント構成材、金属製の線材・板材・管材、金型内面
、工作具、プラスチックス成形物、繊維または繊維製品
、紙などが例示できる。

【００１９】コーティング層の形成は塗布、噴霧、浸漬
などによりなされる。コーティング層形成後は、自然乾
燥するか加熱乾燥を行う。対象物が耐熱性を有するとき
は、さらに焼き付けを行うことが好ましい。この焼き付
けは火炎の吹き付けにより行うこともできる。

【００２０】

【作用】アルキルシリケートの反応は、主として次の段
階を経て進行するものと考えられる。 加水分解 Ｓｉ（ＯＲ）４　＋　ｎ　Ｈ２Ｏ　→　Ｓｉ（ＯＨ）ｎ
（ＯＲ）４−ｎ　＋　ｎ　ＲＯＨ　脱水 −Ｓｉ−ＯＨ　＋　ＨＯ−Ｓｉ−　→　−Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ−　＋　Ｈ２Ｏ脱アルコール −Ｓｉ−ＯＨ　＋　ＲＯ−Ｓｉ−　→　−Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ−　＋　ＲＯＨ

【００２１】加水分解反応に続く脱水
反応や脱アルコール反応により、最終的には実質的にＳ
ｉとＯのみとで構成される式ＳｉＯ２　で示される四面
体連続構造が得られる。アルキルシリケートまたはその
部分加水分解物と共にＺｎ、Ａｌなどの金属を共存させ
ると、Ｓｉの一部がその金属で置換した構造となる。

【００２２】これらの反応をレオロジー的に追うと、ま
ず系の溶液粘度が増していって粘性のあるゾルとなり、
ついで凝集粒子が緩く結合して結合粒子の間隙に多量の
溶剤を含む湿潤ゲル体となり、放置または乾燥により溶
剤が揮散して結合粒子間の間隙が小さくなり、さらに焼
き付けを行うときはガラス化が生じて緻密なガラスとな
る。なお、数１００℃の焼き付けを行うときでも、得ら
れる被膜の防汚性や滑り性が明瞭に改善されていること
から、フッ素系樹脂粒子は焼き付けによっても少なくと
も全ては消失しないものと思われる。

【００２３】本発明のコーティング剤にあっては、アル
キルシリケートまたはその部分加水分解物の含水溶剤溶
液にフッ素系樹脂粒子を分散させているので、上記反応
の進行により形成されるネットワーク間にフッ素系樹脂
粒子が取り込まれ、容易には脱落しなくなる。また極性
および比重の違いから、取り込まれたフッ素系樹脂粒子
は被膜の表面側がリッチとなるように分布するものと推
定される。

【００２４】そのため、ゾル−ゲル法により得られたガ
ラス質によるすぐれた耐熱性がそのまま生かされると共
に、フッ素系樹脂粒子による防汚性、滑り性等の特性が
付与され、両者の特質を併せ有するコーティング被膜が
形成される。

【００２５】

【実施例】次に実施例をあげて本発明をさらに説明する
。以下、「部」とあるのは重量部である。

【００２６】実施例１ エチルシリケート（テトラエトキシシラン）４０部、Ｚ
ｎ粉末１０部、エタノール４５部、水５部よりなる溶液
に、シリカ３００部と、予めトリクレン１０部にポリテ
トラフルオロエチレン粒子４部を分散させた分散液を投
入し、よく撹拌して分散させた。

【００２７】このようにして調製した分散液を予めアセ
トンで脱脂した鋼板にコーティングし、放置により自然
乾燥させた。２日後、形成した被膜にバーナーの火炎を
吹き付けることにより処理した。

【００２８】比較例１ ポリテトラフルオロエチレン粒子の添加のみを省略した
ほかは実施例１を繰り返した。

【００２９】実施例１および比較例１で得られた被覆鋼
板につき、耐熱性、耐薬品性、防汚性、滑り性、撥水性
、離型性を比較したところ、次の結果が得られた。

【００３０】耐熱性（被覆鋼板を電気炉中で７００℃に
まで加熱したときの異常の有無） 実施例１＝比較例１

【００３１】耐薬品性（高温の酸性ガス雰囲気下に被覆
鋼板を置き、温度を下げて酸性ガスを露結させるサイク
ルを繰り返す） 実施例１≧比較例１

【００３２】防汚性（被覆鋼板を１ケ月間道路脇に置い
た後、水を含んだスポンジで拭いたときの汚れの取れや
すさ） 実施例１＞＞比較例１

【００３３】滑り性（被覆鋼板上にもう１枚の被覆鋼板
を被覆面同士が対向するように置き、一定速度で傾斜角
度を上げながら滑りはじめる角度を測定）実施例１＞＞
比較例１

【００３４】撥水性（水を吹きつけて撥水状態を観察）
実施例１＞比較例１

【００３５】離型性（ホットメルト樹脂をコーティング
した紙を被覆鋼板の被覆面上に熱圧着し、冷却後にその
コーティング紙を剥離） 実施例１＞＞比較例１

【００３６】実施例２ エチルシリケート３５部、１／５０Ｎのエタノール性塩
酸溶液２０部、ｎ−ブタノール１０部、水３部よりなる
溶液に、予めテトラクロロエチレン８部にポリテトラフ
ルオロエチレン粒子２部を分散させた分散液を投入し、
よく撹拌して分散させた。

【００３７】このようにして調製した分散液を予めアセ
トンで脱脂した鋼板にコーティングした後、熱風により
加熱乾燥させた。得られた被覆鋼板の耐熱性、耐薬品性
、防汚性、滑り性、撥水性、離型性は極めてすぐれてい
た。

【００３８】実施例３ 実施例２で調製した分散液をタイル面にコーティングし
た後、熱風により加熱乾燥させた。得られた被覆鋼板の
耐熱性、耐薬品性、防汚性、滑り性、撥水性、離型性は
極めてすぐれていた。

【００３９】実施例４ 実施例２で調製した分散液中にポリエステル繊維製の不
織布をディッピングした後、ロール間を通して絞ってか
ら加熱乾燥した。処理後の不織布は耐熱性、防汚性、滑
り性、撥水性がすぐれているので、たとえば壁に貼る内
装シートとして有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルキルシリケートまたはその部分加水分
   解物の含水溶剤溶液にフッ素系樹脂粒子を分散させてな
   るコーティング剤。