JPH0426630B2

JPH0426630B2 -

Info

Publication number: JPH0426630B2
Application number: JP61118547A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Seto; Minoru Inoe
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1992-05-07
Also published as: JPS62275170A

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野）本発明は、セメント基板や木材のように比較的
寸法変化の大きな基材に、深み感のある（厚膜化
できる）高硬度、高耐久なコーテイングを行いう
るコーテイング材の製法に関するものである。（背景技術）セメント基板や木材の上に、汚染防止等の目的
でコーテイングを施すこと行われている。その
際、一般に有機系のコーテイングを行うが、これ
は耐侯性がない。最近、フツ素樹脂系が高耐侯性
コーテイングとして使用されているが、塗膜硬度
が低い。また、無機系として水ガラス系、リン酸
塩系、シリカゾル系等があるが、エフロの発生、
透明性、密着性等で劣つている。また、ケイ素の
アルコキシド系でプラスチツク用ハードコートが
あるが、せいぜい数μｍ、厚くても5μｍまでが
限界である。（特開昭４−56230、48−81928等）
また、それらのコーテイング材は、セメント等へ
の基材には不適である。更には、特開昭52−36800号公報では、柔軟性
を与えるために、分子鎖両端水酸基封鎖ジオルガ
ノポリシロキサンを添加しているが、テトラアル
コキシシランやアルキルトリアルコキシシランに
混合するジオルガノポリシロキサンの分子量で塗
膜物性が変わりやすく、安定した物性を得にく
く、また、ハジキや重ね塗り性の低下を招きやす
い。また、特開昭55−40631号公報には、低温硬
化の目的でジアルキルシアルコキシシランを添加
しているが、このような組成では、10μｍ以上の
膜厚でセメント基板のような寸法変化の比較的大
きなものにコーテイングするのは困難である。（発明の目的）本発明は上記の欠点を改善するために提案され
たもので、セメント基材や木材のように比較的寸
法変化の大きな基材に、透明性のある高硬度、高
耐久なコーテイングを１コートで、10μｍ以上厚
膜化できるコーテイング材の製法を提供すること
を目的とする。（発明の開示）本発明は、高硬度、高耐久でかつ１コートで
10μｍ以上の厚膜化が図れるコーテイング材の製
法に関するもので、セメント基材や木材のような
比較的寸法変化の大きな基材へ適用できるための
ものである。以下詳細に記述する。すなわち本発明は、 (A) SiO₂成分として、Si（OR′）₄を用い、量
としては、30〜200重量部（ただし、R′は炭
素数１〜４のアルキル基である。） (B) RSiO成分として、RSi（OR′）₃を用い、量
としては、100重量部（ただし、Ｒはメチル
基あるいはエチル基、R′は炭素数１〜４の
アルキル基） (C) RSiO成分として、R₂Si（OR′）₂を用い、量
としては、15〜50重量部（ただし、Ｒはメチ
ル基あるいはエチル基、R′は炭素数１〜４
のアルキル基）以上、(A)、(B)、(C)成分を混合し、酸性触媒下
で、水−アルコール等の溶剤を混合し、反応さ
せ、コーテイング液を作り、基材にコーテイン
グ、200℃以下の温度で硬化させるものである。ここに使用されるアルコキシシランとして
は、R′として炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ
としてはメチル基あるいはエチル基である。すなわち、Si（OR′）₄としてのアルコキシ基
がメトキン、エトキン、プロポキシ、ブトキシ
などのテトラアルコキシシラン。RSi（OR′）₃と
してのアルキル基としてはメチル、エチル基
と、アルコキシ基としてはメトキシ、エトキ
シ、プロポキシ、ブトキシなどのアルキルトリ
アルコキシシラン。また、R₂Si（OR′）₂として
のアルキル基としてはメチル、エチル基を、ア
ルコキシ基としてはメトキシ、エトキシ、プロ
ポキシ、ブトキシなどのジアルキルジアルコキ
シシランを用いる。Ｒとしては、メチルあるいはエチルがよく、
それ以上のアルキル基やフエニル基等の導入は
耐侯性の低下を招く。次に、(A)、(B)、(C)の混合比率について述べ
る。(A)、(B)、(C)の配合比率が非常に重要であ
り、この範囲を越えると、硬くなりすき、厚膜
化できなかつたり、基材の動きに追随できず、
クラツクがはいつたり、逆に軟らかくなりすぎ
る。特に、(B)の成分に対し(A)が30重量部以下で
は硬度がでず、200重量部以上では硬すぎて、
基材の動きに追随できない。また、ここに(C)成
分の添加が重要となる。(A)、(B)成分だけで、
(A)、(B)、(C)成分と同じ可撓性を出させるために
は、Ｒ基導入率がふえてしまう。それは、構造
的に、 (A)と(B)だけでは (A)と(B)と(C)では上のように同じＲ基導入率では、破線で囲む
ような領域の違いのためと思われる。しかしな
がら、(C)成分も15重量部以下では、可撓性のあ
る膜ができず、基材の動きに追随しにくく、50
重量部以上では、硬度の低下が大きくなる。次にコーテイング液の調製について述べる。
ここでまず最も重要となるのは、(A)、(B)、(C)と
も、ほとんど加水分解、縮合がなされていない
か、まつたくされていない状態で均一に混合
し、その後、加水分解、縮合させる。(A)、(B)、
(C)のいずれか、あるいは、すべてを加水分解、
縮合反応が進んだものをコーテイング液として
使用するのと、単量体のもので行なうのとで
は、膜の状態がかなりかわる。すなわち、本発
明の同じ組成においても、加水分解、縮合反応
が進んだものを用いると、硬くなりすぎたり、
軟らかくなりすぎたりし、加水分解の程度でか
わり、コントロールしにくい。また、塗膜にハジキやゆず肌を生じたり、重
ね塗り時のハジキや剥離の原因となる。すなわ
ち、(A)、(B)、(C)の各成分が均一に混合されてい
ることが膜の物性上重要となる。また、酸性触
媒としては、塩酸、リン酸、硫酸、酢酸等の水
溶液を用いる。また加える水は、理論加水分解率（例えばSi
（OR′）₄なら２モル、RSi（OR′）₃なら1.5モル、
R₂Si（OR′）₂なら１モルを100％とする）の50％
以上500％以下とする。50％以下では、充分塗
膜性能がでず、500％以上では、反応がはやく
液の白化、コーテイング膜の白化しやすくな
る。また、加水分解・縮合を行なうに当つて、種
種の溶剤を用いて行なうとよい。この溶剤とし
ては、メタノール、エタノール等の低級アルコ
ールや、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
などの単独あるいは混合溶剤を用いる。また、加水分解、縮合反応は80℃以下の温度
で行なう。塗装方法としては、特に限定しない。すなわ
ち、スプレー塗布、ロール塗布、浸漬塗布など
を用いる。また、塗布後の加熱温度は、50℃以上200℃
以下で行なう。前記の実施例においてSiO₂成分として、
全SiO₂量の10％以上80％以下をアルコール分
散性のコロイドシリカを用いる。アルコール分散性のコロイドシリカを添加す
る効果としては、厚膜化の安定化および光沢付
与である。すなわち、の組成でもかなりの厚
膜化（１コートで10μｍ以上）がはかれるが、
それ以上の厚膜化は困難であり、また、冷却条
件をゆつくりとる必要がある。それに対し、ア
ルコール分散性のコロイドシリカを添加するこ
とにより、１コートで10μｍ以上の厚膜が冷却
条件を意識せずに行なえる。すなわち、加熱硬
化後すぐに常温に放置してもクラツク、剥離等
を発生しない。また、条件によつては15μｍ以
上の厚膜化が可能となる。その添加量として、10％以下では効果がな
く、80％以上ではコーテイング液の時間的安定
性がなくなり、膜の白化を招きやすくなる。
（好ましくは10％以上70％以下がよい。）前記の、あるいは及びの混合物に対
して、

【式】H₂N −R²−Si（OR′）₃、あるいは

【式】の単独あるいは複数を固形分に対して、0.1重量部以
上３重量部以下添加する。（R²、R²′はC_o′H_2o′でｎ＝１〜３、R³ _oはＣ
＝１〜４のアルキル基、ｎ＝0or1、R′はＣ＝
１〜４のアルキル基）（）の添加の目的は、コーテイング膜相互
の密着性の向上と、１コートで厚膜化させたと
きの反応を均一に行なわせるためのものであ
る。すなわち、基材に何層か重ね塗りをして塗
膜を仕上げるが、そのときの相互の密着性をあ
げるためであり、更に一度に10μｍ以上の膜を
形成するに際しどうしても厚さ方向に反応のム
ラができ、塗膜物性が低下するのを防ぐためで
ある。添加剤は固形分に対して、0.1重量部以上３
重量部以下添加する。0.1重量部では効果がな
く、３重量部以上では膜の白化やゆず肌を招
く。また、耐侯性の低下を招く。（好ましくは
0.1重量部以上１重量部以下がよい。）、、のそれぞれあるいは、、の
複数の組合せに対して、最大径5μｍ以下の無
定形の微粉シリカを0.1重量部以上10重量部以
下添加することを特徴とする（固形分に対し
て）。その目的は、厚膜化および硬度の向上、
すなわち、フイラー効果を示すものであるが、
シリカとして無定形に限定するのは、透明性の
ためであり、加熱、冷却時の熱膨張、収縮に伴
なう影響を少なくするためである。また、粒径
として5μｍ以上のものが含まれると、コーテ
イング膜の平滑性や物性低下を招く。また添加
量としては、0.1重量部未満では効果がなく、
10重量部超過では光沢、透明性の低下を招く。
好ましくは、0.1重量部以上５重量部以下が好
ましい。以上のようなコーテイング材に、増粘剤、界面
活性剤、紫外線吸収剤、着色剤など、目的に応じ
て加えることができる。また、基材へのプライマーも用いてよく、上述
のコーテイング液のプライマーとしては、アクリ
ル、ウレタン、エポキシ樹脂とシリコンとの複合
系がよい。次に実施例について説明する。実施にあたり、基材がJIS A5403の石綿スレー
ト系のフレキシブル板６mm厚を12cm×18cmの大き
さに切断し用いた。またプライマーとして、東芝
シリコーン社製のシリコーン変性ウレタン系を膜
厚で3μｍになるよう塗布して使用した。の場合の実施例比較例１メチルトリメトキシシラン100重量部にテトラ
エトキシシラン150重量部、ジメチルジエトキシ
シラン５重量部、イソプロピルアルコール100重
量部を混合、更に、0.1NのHCll0重部とH₂O80重
量部を添加し、撹拌する。それを室温で６時間熟
成させ、コーテイング材とする。比較例２テトラエトキシシラン100重量部にイソプロピ
ルアルコール50重量部を加え、混合、更に0.1N
のHCl5重量部とH₂O30重量部を加えて、撹拌、
それを室温で６時間熟成した。上述のコーテイング液のテトラエトキシシラン
成分150重量部に対して、メチルトリメトキシシ
ラン100重量部とジメチルジエトキシシラン30重
量部とH₂O18重量部を添加し撹拌。それを室温
で６時間熟成してコーテイング液を得た。比較例３ジメチルジエトキシシラン100重量部にイソプ
ロピルアルコール50重量部を加え、混合、更に
0.1NのHCl5重量部とH₂O20重量部を加えて撹
拌、それを室温で６時間熟成した。上述のコーテイング液を（）とすると、メチ
ルトリメトキシシラン100重量部に対し、テトラ
エトキシシラン150重量部とイソプロピルアルコ
ール50重量部と（）を50重量部加えて撹拌。そ
れを室温で６時間熟成してコーテイング液を得
た。実施例１メチルトリメトキシシラン100重量部とテトラ
エトキシシラン150重量部とジメチルジエトキシ
シラン30重量部とイソプロピルアルコール150重
量部を混合、さらに0.1NのHCl15重量部と
H₂O85重量部を添加し、撹拌。それを室温で６
時間熟成させ、コーテイング液を得た。実施例２実施例１のテトラエトキシシランを200重量部
とし、他は１と同様。実施例３実施例１のジメチルジエトキシシランを15重量
部とし、他は１と同様。実施例４実施例１のテトラエトキシシランを100重量部
とし、ジメチルジエトキシシランを15重量部と
し、他は１と同じ。実施例５実施例１のテトラエトキシシランを200重量部
とし、ジメチルジエトキシシランを15重量部と
し、他は１と同じ。以上の組成のものを用意した基板にスプレーで
塗布し、常温で１分おいたのち、150℃で30分加
熱した。

【表】の場合の実施例実施例６メチルトリメトキシシラン100重量部とテトラ
エトキシシラン75重量部とIPAオルガノゾル
（OSCAL−1432 SO₂ 30％）72重量部とジメチル
ジエトキシシラン30重量部と、イソプロピルアル
コール100重量部を混合、さらに0.1NのHCl10重
量部とH₂O70重量部を添加、撹拌。熟成は同じ（IPAとはイソプロピルアルコー
ル）実施例７メチルトリメトキシシラン100重量部、テトラ
エトキシシラン100重量部とIPAオルガノゾル
（OSCAL−1432）100重量部とジメチルジエトキ
シシラン30重量部とイソプロピルアルコール100
重量部。他は実施例６と同じ。実施例８実施例６のジメチルジエトキシシランを15重量
部とした。他は実施例６と同じ。実施例９メチルトリメトキシシラン100重量部とテトラ
エトキシシラン50重量部とIPオルガノゾル
（OSCAL−1432）50重量部とジメチルジエトキ
シシラン15重量部とイソプロピルアルコール100
重量部。他は実施例６と同じ。実施例 10 実施例７のジメチルジエトキシシランを15重量
部とした。他は実施例７と同じ。比較例４メチルトリメトキシシラン100重量部とテトラ
エトキシシラン140重量部とIPAオルガノゾル
（OSCAL−1432）10重量部とジメチルジエトキ
シシラン530重量部とイソプロピルアルコール100
重量部を混合、更に0.1NのHCl1重量部H₂O80重
量部を添加。後は実施例６と同じ。比較例５メチルトリメトキシシラン100重量部とIPAオ
ルガノゾル（OSCAL−1432）150重量部とジメ
チルジエトキシシラン30重量部とイソプロピルア
ルコール100重量部を混合、更に0.1NのHCl10重
量部H₂O35重量部添加。後は実施例６と同じ。

【表】

【表】の場合の実施例〓実施例６の組成を基準に添加剤を加えていつ
た。〓塗装条件および加熱条件は同じ、また１コート
20μｍの膜厚について検討した。

【表】の場合の実施例添加する微粉末シリカは日本アエロジル社製の
比表面積110±20m²／ｇのもの（R972）および日
本シリカ社Nipsil SS−50（75m²／ｇ）を使用し
た。実施例16〜18と20は実施例１の配合に添加。実施例19は実施例11の配合に添加。塗装条件および加熱条件は同じ。

【表】

【表】（発明の効果）叙上のように本発明によれば、コロイドシリカ
にテトラアルコキシシラン（一般にはR₂Si
（OR′）₂）を適当な範囲で併用することにより、
皮膜の厚膜化が可能であり、かつ対クラツク性の
向上を図り、さらに液の経時による塗膜の光沢の
低下を防ぐことができる効果を有するものであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｒとしてはメチル基、エチル基、R′として
は炭素数１〜４のアルキル基を示しＡ：SiO₂成分としてSi（OR′）₄を用い、50〜200重
量部Ｂ：RSiO3/2成分としてRSi（OR′）₃を用い、100
重量部Ｃ：R₂SiO成分としてR₂Si（OR′）₂を用い、13〜
50重量部かつSiO₂成分として、全重量の10％以上80％
以下をアルコール分散性のコロイドシリカを用
い、前記Ａ、Ｂ、Ｃを混合し、酸性触媒下で加水
分解することを特徴とするコーテイング材の製
法。