JPH0598186A - 硬化性被覆組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、耐衝撃性、耐水性、密着性
および機械的強度に優れた硬化性被覆組成物を提供する
ことである。 【構成】 本発明は、一般式Ｍ₂ Ｏ・ｎＳｉＯ₂ ・ｘＨ
₂ Ｏ（Ｍは周期律表第１Ａ族のアルカリ金属、ｎ＝１〜
９の正の数、ｘは０または正の数）で表わされる１種ま
たは２種以上の水溶性アルカリ金属珪酸塩（Ａ）と、１
種または２種以上のポリオレフィン系樹脂の水性ディス
パージョン（Ｂ）とからなり、（Ａ）対（Ｂ）の固形分
比が０．９５：０．０５〜０．４：０．６である硬化性
被覆組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬化性被覆組成物に関
するものである。さらに詳しくは１種または２種以上の
水溶性アルカリ金属珪酸塩と１種または２種以上のポリ
オレフィン系樹脂の水性ディスパージョンとからなる耐
衝撃性、耐水性、密着性、機械的強度に優れた硬化性被
覆組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水溶性アルカリ金属珪酸塩は水分が蒸発
すると固化するが、これに水分が接触すると再び粘稠な
液体に戻るため耐水性が著しく劣っている。耐水性を向
上する手段として、高温焼き付けを行うことによりシロ
キサン結合が作る３次元の籠の中にアルカリ金属を封じ
込めたり、また水溶性アルカリ金属珪酸塩用の硬化剤の
添加が試みられている。これらの方法で作製した水溶性
アルカリ金属珪酸塩系無機質塗料は耐熱性、耐摩耗性、
耐候性、耐薬品性、機械的強度に優れるため各種金属、
スレート板、コンクリート等の無機被塗物の表面被覆
剤、保護被膜として幅広く使用されている。

【０００３】しかしながら、優れた耐摩耗性、高硬度を
有する反面、可とう性、耐衝撃性に劣るといった欠点が
ある。そこで、合成樹脂エマルジョンや水溶性樹脂を添
加することによって耐熱性、硬度は低下するものの、可
とう性、耐衝撃性、密着性の改善を行っている。合成樹
脂エマルジョンとしてはポリ酢酸ビニル、ポリアクリル
酸エステル系エマルジョン、水溶性樹脂としてはポリビ
ニルアルコールおよび変成アクリル樹脂等が使用されて
いる。しかし、これらの合成樹脂エマルジョンは耐アル
カリ性に劣るため、強アルカリ性である水溶性アルカリ
金属珪酸塩などに混合した場合、徐々に加水分解反応が
起こり、ゲル化や樹脂の変質が起こる。塗膜においても
可とう性、耐衝撃性、密着性は向上するものの耐水性、
耐煮沸性は著しく低下する。また、合成樹脂エマルジョ
ンを水溶性アルカリ金属珪酸塩に混合する場合、水溶性
アルカリ金属珪酸塩を攪拌しながら徐々に合成樹脂エマ
ルジョンを添加するが、この際、乳化剤の影響で攪拌に
よって生じた泡が安定化し消泡性が著しく低下する。こ
の泡は塗膜を作製した際にも消えずに残るため、得られ
た塗膜にピンホールが生じ易くなる。消泡を目的に各種
消泡剤を添加するが水溶性アルカリ金属珪酸塩系無機質
塗料は有機系水性塗料に比べはじき現象が生じやすく、
十分な消泡効果が得られないのが実状である。水溶性樹
脂においては合成樹脂エマルジョンよりも耐水性がさら
に低下するので屋外での使用は難しい。

【０００４】

【発明が解決すべき問題点】上記のように水溶性アルカ
リ金属珪酸塩系無機質塗料の可とう性、耐衝撃性、密着
性の改善方法として、従来の合成樹脂エマルジョンや水
溶性樹脂では貯蔵安定性、耐水性、耐煮沸性において満
足されていないのが現状である。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、前記のような従来の技
術の問題点を解消し、高硬度で、可とう性、耐衝撃性、
密着性に優れ、かつ貯蔵安定性、耐水性、耐煮沸性に優
れた硬化性被覆組成物を提供することである。

【０００６】

【問題を解決するための手段・作用】本発明者らは、前
記問題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、１種また
は２種以上の水溶性アルカリ金属珪酸塩と、１種または
２種以上のポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージョ
ンとを用いることにより、従来の欠点を排除し、貯蔵安
定性に優れ、高硬度で、可とう性、耐衝撃性、密着性、
耐水性、耐煮沸性に優れた硬化性被覆組成物の得られる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明は水溶性アルカリ金属珪酸塩とポリオレフィ
ン系樹脂の水性ディスパージョンからなり、その組成比
率がそれぞれの固形分比で表して０．９５：０．０５〜
０．４：０．６であることを特徴とする硬化性被覆組成
物を提供するものである。

【０００７】本発明の硬化性被覆組成物において、水溶
性アルカリ金属珪酸塩は一般式 Ｍ₂ Ｏ・ｎＳｉＯ₂ ・ｘＨ₂ Ｏ （但し、式中のＭは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ
金属、ｎ＝１〜９の正の数、ｘは０または正の数を示
す。）で示される。水溶性アルカリ金属珪酸塩の中でも
特に、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸リチウムが
好ましく用いられるが、本発明においては４級アンモニ
ウム珪酸塩も同様に使用することができる。また、ポリ
オレフィン系樹脂水性ディスパージョンは粒径が０．１
〜１０ミクロンの範囲内のもので、最低成膜温度が３０
〜２００℃の範囲内の微粒子の水分散体で乳化剤を全く
含有しないか、もしくは、ごく微量を含有するものが良
好である。樹脂の分子量は数千から数十万の範囲が好ま
しい。

【０００８】ポリオレフィン系樹脂の種類としてはポリ
エチレンまたはエチレンと他のモノマーとの共重合体、
ポリプロピレンまたはプロピレンと他のモノマーとの共
重合体、ポリブテンまたはブテンと他のモノマーとの共
重合体、ポリメチルペンテンまたはメチルペンテンと他
のモノマーとの共重合体などが挙げられる。上記の樹脂
と共重合するモノマーの具体的例としては、プロピレ
ン、１−ブテン、メチルペンテンなどの低級α−オレフ
ィン、ジシクロペンタジエン、ブタジエンなどのジエン
類、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸またはそれ
らの塩およびエステルなどが挙げられる。また、ポリオ
レフィンをカルボン酸変性して水酸基を導入して分散安
定性を向上することもできる。

【０００９】これらの、ポリオレフィン系樹脂の水性デ
ィスパージョンは水溶性アルカリ金属珪酸塩と任意の割
合で混合することができる。乳化剤は全く含有されてい
ないか、もしくは、ごく微量であるため合成樹脂エマル
ジョンに見られるような混合の際の泡立ちがない。ま
た、ポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージョンは強
アルカリ中においても加水分解を受けないこと、および
各種塩類に対する混和性が良好なことから貯蔵安定性に
優れた塗料を得ることができる。そして、この塗料を被
塗物に塗布しポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージ
ョンの成膜温度以上に加熱することにより、ディスパー
ジョンが溶融し塗膜を形成する。この塗膜はポリオレフ
ィン系樹脂の特徴である可とう性、耐衝撃性、耐水性、
耐薬品性と水溶性アルカリ金属珪酸塩系無機質塗料の特
徴である高硬度、耐摩耗性を兼ね備えた性能を有するも
のである。

【００１０】本発明の硬化性被覆組成物において、水溶
性アルカリ金属珪酸塩とポリオレフィン系樹脂の水性デ
ィスパージョンとの組成比率が固形分比で０．４：０．
６よりもポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージョン
が多くなると耐油性、耐溶剤性、耐摩耗性、防汚性、硬
度が著しく低下するため好ましくない。また、水溶性ア
ルカリ金属珪酸塩とポリオレフィン系樹脂の水性ディス
パージョンとの組成比率が固形分比で０．９５：０．０
５よりもポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージョン
が少なくとなると可とう性、耐衝撃性、密着性が低下す
るため好ましくない。

【００１１】適正な塗膜を与えるためのさらに好ましい
範囲は、水溶性アルカリ金属珪酸塩とポリオレフィン系
樹脂の水性ディスパージョンとの組成比率が固形分比で
０．８５：０．１５〜０．５：０．５の範囲である。本
発明組成物は顔料、フィラー、分散剤、消泡剤、レベリ
ング剤、水溶性アルカリ金属珪酸塩用硬化剤等を含有す
ることができる。これらの添加剤の具体例としては、酸
化チタン、チタンイエロー、酸化鉄、カーボンブラッ
ク、無機焼成顔料、カドミウムレッドなどの顔料；シリ
カ粉、タルク、カオリナイト、雲母、アルミナ、チタン
酸カリなどのフィラー；ポリカルボン酸ナトリウム塩、
高縮合ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩などの分散
剤；変成シリコーン樹脂、ポリエチレングリコールなど
の消泡剤；リン酸、ホウ酸、亜鉛、マグネシウム、酸化
亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、珪フッ化
ナトリウム、層状リン酸ジルコニウム、アルミノ珪酸
塩、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニ
ウム、縮合リン酸アルミニウム、グリオキザールなどの
水溶性アルカリ金属珪酸塩用硬化剤等を挙げることがで
きる。２００℃程度以下の焼き付け条件では、耐水性、
耐薬品性等を向上するために上記に示したような水溶性
アルカリ金属珪酸塩用硬化剤を添加することが望まし
い。

【００１２】上記の顔料、フィラー、分散剤、消泡剤、
レベリング剤、水溶性アルカリ金属珪酸塩用硬化剤は単
独または混合して使用しても良く、用途に応じて適宜選
択することができる。この際、混合割合、混合量は特に
限定しないが、例えば水溶性アルカリ金属珪酸塩の固形
分１００重量部に対し１〜２００重量部の顔料、１〜２
００重量部のフィラー、０．０１〜５重量部の分散剤、
消泡剤、レベリング剤、１〜１５０重量部の水溶性アル
カリ金属珪酸塩用硬化剤等の如き使用量を例示できる。

【００１３】本発明の硬化性被覆組成物はポリオレフィ
ン系樹脂の水性ディスパージョンの成膜温度以上から３
００℃の範囲では任意の温度で焼き付けが可能である
が、通常は８０〜２５０℃に加熱し、５〜６０分間保持
する。好ましくは１５０〜２３０℃に加熱し、２０〜４
０分間保持する。本発明の硬化性被覆組成物は、刷毛、
ローラー、スプレー、エアレススプレーなどの通常の方
法により塗装できる。本発明の硬化性被覆組成物は、金
属、スレート板、コンクリート、木材などの被塗物上に
塗布することができる。このようにして塗布された硬化
性被覆組成物は従来の水溶性アルカリ金属珪酸塩系塗料
に比較して可とう性、耐衝撃性、密着性に優れ、かつ高
硬度、耐摩耗性、耐水性、耐薬品性に優れた塗膜を形成
することができる。

【００１４】本発明を以下の実施例により、さらに詳細
に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の
実施例に限定されるものではない。 実施例１ ２Ｋ珪酸カリウムを９０重量部、珪酸リチウム４５を１
０重量部とルチル型酸化チタン２５重量部、タルク５重
量部をボールミルで１時間分散した後、低密度ポリエチ
レン系樹脂の水性ディスパージョンであるケミパールＭ
−２００を２５重量部添加し主剤を得た。また、硬化剤
は層状リン酸ジルコニウム５重量部と純水４０重量部を
スターラーで十分攪拌混合し作製した。主剤と硬化剤を
スターラーで十分攪拌混合して得られた硬化性被覆組成
物を、アルカリ洗浄で脱脂したＪＩＳ Ｇ ３１４１冷
間圧延鋼板（７０×１５０×０．８ｍｍ）に１．５〜
２．０ｇ塗布し、１９０℃の乾燥機で３０分間焼き付け
を行い試験板を作製した。

【００１５】実施例２〜７ 表１に示した性状のポリオレフィン系樹脂の水性ディス
パージョンおよび表３に示した水溶性アルカリ金属珪酸
塩を用い、表４に示した配合内容の配合物を得、実施例
１における条件と同様に行い試験板を作製した。

【００１６】比較例１〜４ 表１に示した性状のポリオレフィン系樹脂の水性ディス
パージョン、表２に示した性状の合成樹脂エマルジョン
および表３に示した水溶性アルカリ金属珪酸塩を用い、
表４に示した配合内容の配合物を実施例１における条件
と同様に行い試験板を作製した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】

【表４】

【００２１】尚、本発明の硬化性被覆組成物の塗膜試験
は以下の方法で行い、評価した。 １．塗膜状態：アルカリ洗浄で脱脂したＪＩＳ Ｇ ３
１４１冷間圧延鋼板（７０×１５０×０．８ｍｍ）に
１．５〜２．０ｇ塗布し、１９０℃の乾燥機で３０分間
焼き付けた時の塗膜状態を目視により判定した。 ２．硬度： 鉛筆硬度計を使用し、ＪＩＳ Ｋ ５４
００に準じて行った。 ３．密着性： 碁盤目セロテープ剥離試験、１ｍｍ間隔
でナイフカットしたセロテープで剥離させ残存のます目
の数を評点とした。

【００２２】４．耐衝撃性：衝撃変形試験器を使用し、
ＪＩＳ Ｋ ５４００に準じて行った。半径６．３５ｍ
ｍの撃ち型と受け台を取りつけ、試験板の塗面を上向き
にして、質量５００ｇのおもりを２０ｃｍの高さから撃
ち型の上に落とし、塗面の損傷を調べた。 ◎は異常なし ○は塗膜に若干のヒビ割れがみ
られる △は著しいヒビ割れまたは若干の剥離がみられる ×は剥離

【００２３】５．耐屈曲性：屈曲試験器を使用し、ＪＩ
Ｓ Ｋ ５４００に準じて行った。直径１０ｍｍの心棒
を用い約１８０度折り曲げた時の塗膜の損傷を調べた。 ◎は異常なし ○は塗膜に若干のヒビ割れがみ
られる △は大きなヒビ割れがみられる ×は剥離 ６．耐煮沸性：沸騰水に３０分間浸漬し、塗膜の外観を
目視により判定した。 ◎は異常なし ○はかすかな浸食がみられる △は浸食がみられる ×は著しい浸食または溶解

【００２４】７．耐水性： ２０℃の水道水に７日間浸
漬したあとの塗膜の外観を目視により判定した。 ◎は異常なし ○はかすかな浸食がみられる △は浸食がみられる ×は著しい浸食または溶解 ８．貯蔵安定性：主剤をポリプロピレン製容器に入れ密
栓して室温で２ケ月間放置した後の異常増粘、ゲル化等
の有無により判定した。 ◎は異常なし ○は若干増粘する △は増粘 ×は著しい増粘または、ゲル化
する

【００２５】

【表５】

【００２６】

【発明の効果】表５の結果からも明らかなように、１種
または２種以上の水溶性アルカリ金属珪酸塩と１種また
は２種以上のポリオレフィン系樹脂の水性ディスパージ
ョンからなる本発明の硬化性被覆組成物は、従来の技術
では達成できなかった優れた貯蔵安定性を有し、得られ
た塗膜は高硬度でかつ、可とう性、耐衝撃性、密着性、
耐水性、耐煮沸性等の諸物性の性能に優れるものであ
る。このため、種々の分野で幅広い用途展開が可能であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式Ｍ₂ Ｏ・ｎＳｉＯ₂ ・ｘＨ₂ Ｏ
   （但し、式中のＭは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ
   金属、ｎ＝１〜９の正の数、ｘは０または正の数を示
   す。）で表される１種または２種以上の水溶性アルカリ
   金属珪酸塩（Ａ）と１種または２種以上のポリオレフィ
   ン系樹脂の水性ディスパージョン（Ｂ）からなり、その
   組成比率がそれぞれの固形分比で表して（Ａ）：（Ｂ）
   ＝０．９５：０．０５〜０．４：０．６であることを特
   徴とする硬化性被覆組成物。