JPH06116512A - 低温硬化型無機コーティング剤の製造方法及び低温硬化型無機コーティング層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 金属、セラミック、コンクリート、硝子等の
基板表面に強固で耐候性、耐酸性、耐汚染性、耐水性、
耐薬品性、耐摩耗性に優れ、かつ光沢性を有し、光反射
性に優れた低温硬化型無機コーティング剤及びコーティ
ング層の提供。 【構成】 シリコン微粉末１００重量部に対して、珪酸
アルカリ４，０００〜６００重量部及び水８，０００〜
２，０００重量部、スメクタイト粉末を１０〜１重量
部、酸化亜鉛３０〜３重量部、アルミナ、ジルコニア又
は酸化珪素のうちの一種以上及びリシウムアルミノシリ
ケートの粉末１０重量部以下を順次加えて粉砕・混合し
て得られた混合液に、リチウム、カルシウム、バリウ
ム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化合物の１種
以上を２０〜０．５重量％含有する水溶液を６００〜５
０重量部加えて十分に撹拌・混合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコーティング剤の製造方
法及びコーティング層の形成方法に関し、特に金属、セ
ラミック、セメント・コンクリート、硝子等の基板表面
に強固で耐候性、耐酸性、耐汚染性、耐水性、耐薬品
性、耐摩耗性に優れ、かつ多彩色性と光沢性を有し、光
反射性に優れた低温硬化型無機コーティング層を形成す
る方法及び同方法に使用されるコーティング剤の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】従来のコ
ーティング剤においては、 （１）一般的な低火度釉としては、琺瑯釉が挙げられ
る。この琺瑯釉は鉛化合物やほう珪酸ガラスなどが使用
されている。これらの釉は、金属やセラミックス素材の
表面に塗布されて、通常７００〜８５０℃で熔融しコー
ティング層を形成する。用途は、従来から湯槽用や七宝
としての装飾用として公知であり、最近では耐酸性雨対
策として外装用材の表面コーティング材として開発さ
れ、使用されつつある。 （２）陶磁器やタイルの表面に用いられる釉としては、
古くから珪酸塩鉱物を主原料とした釉があり、焼成温度
は１２００℃前後でガラス化して堅固な膜を形成する
か、又は素地の表面に化粧土を掛けた上に、この釉薬を
添付して焼成を行ってガラス化する方法がある。 (３) 有機塗料としては、アクリル、エポシキ、ポリウ
レタン系などが使用されている。これらはいずれも二液
性であり下地に有機シリコン系(オルガノシラン系のオ
リゴマー)又はスチレンモノマーなどで吸湿防止を行っ
た表面に、２〜３回添付して常湿か低温度加熱のもとで
コーティング層を形成させる。 (４) 以上(１)〜(３)の他、最近では各種の低温度硬化
型一液性無換コーティング剤が市販されているがそれら
はいずれも溶媒にアルコール系や耐酸エチルなど有機系
の溶媒を使用したコーティング剤である。

【０００３】しかしながら上記の従来製品は次のような
多くの技術的経済的欠陥を有する。 (１) ほうろう釉の基準焼成温度としては、一般的に鋼
板ほうろう８００〜８５０℃、鋳鉄ほうろう９００〜９
５０℃、アルミニウムほうろう５００〜５５０℃であ
る。今日耐酸性と大型外装材の需要が多く、その基板材
の大部分はステンレスの使用に限定されるが、２〜３年
後から表面の汚染問題が発生してきている。 さらには
施釉時の鉛対策による設備と排水処理対策、作業後の鉛
釉の処理・処分が不可欠となり、その対策に多くの経費
を必要とする。また外装材へのコーティング膜からの鉛
溶出も心配される。一方、この鉛釉をセラミック素材に
使用する場合、クラックの発生をともなうこと、また現
代では大型のセラミック基板材の製造が困難であること
などから、セラミックの表面コーティングは可能性が少
ないこと、また石材は加熱処理が出来ないことなどから
使用素材はきわめて限定される。 (２) 一般の珪酸塩鉱物を主原料とした釉薬は、１,２
００℃前後の加熱を必要とするため、製造設備がきわめ
て高価である。また現在ではセラミックの大形板への使
用は困難である。また金属、石材、硝子への適用は、焼
成温度が高いために使用できないなど多くの問題があ
る。 (３) 有機塗料は添付作業時に有機溶剤による労働衛生
上の問題や、火気に対しては一般に２００℃以上の温度
では燃焼して有機高分子やや溶剤による有毒ガスの発生
をともなう。またコーティング層形成に当たっては、下
地材とともに２〜３層程度添付されるため、３,０００
円／m²程度の費用が必要となるなど低価額な塗料とは言
い難い。 (４) 最近市販されはじめた無機コーティング剤は、使
用する際に溶媒を使用する。この溶媒は一般に有機物を
ベースにしたものが多く、その販売価額は２〜３万円／
lと非常に高価である。しかも３００℃、３０分処理の
結果で表面強度はＨ〜９Ｈ範囲とされており、引っ掻き
強度が小さい。また溶媒がアルコールや酢酸エチル等の
ために、コーティング層形成時は揮発するため作業環境
が悪く、かつ処理のための設備費が増大する。

【０００４】本発明者は、前記の問題点を解決すべく鋭
意研究を重ねた結果、これらの欠陥をすべて解決した発
明を完成した。すなわち本発明に係るコーティング剤
は、(１)有機物を全く含まず完全な無機物質からなり、
溶媒は水であるために乾燥・加熱に際して脱水のみで無
臭無害であり、(２)コーティング層の形成温度は常温か
ら５００℃（特に好ましくは、１５０〜３００℃。）と
低温度であり、(３)コーティング層硬度は２〜６(モー
ス硬度)を確保でき、(４)耐候性、耐酸性、耐水性、耐
薬品性、耐摩耗性、耐熱性に富み、塗着された油性マジ
ック等は溶媒による拭き取りで簡単に消し去ることが可
能であり、またこのコーティング剤に酸化チタン、酸化
鉄で着色すれば多彩色を有するコーティング層が得られ
る。また、(５)該コーティング剤はスプレーやハケ塗り
などで基板上に自由に塗布することが可能であり、しか
も同一のコーティング剤で数回塗布が可能であり、一般
に２〜３回の塗布で５０〜１００ミクロンの膜厚が得ら
れる。さらには接着強度が大きい。(６)塗布対象の基板
となる素材としては、金属(鉄、ステンレス、アルミニ
ウムなど)、セラミック、セメント、コンクリート、石
材及び硝子等を主体とする、有機高分子素材以外はすべ
て使用可能である。(７)該コーティング剤の製造原価は
５００〜１,０００円／kgと安値であり、かつ一回のコ
ーティング層量は６００g〜１kg／m²である。以上のよ
うに優れた特性の新規なコーティング剤と、その塗布、
乾燥・加熱によるコーティング層形成の開発に成功した
のである。

【０００５】すなわち本発明は、（１）シリコン微粉末
１００重量部に対して、珪酸アルカリ（例えば、珪酸ナ
トリウム又は／及び珪酸カリウム）４，０００〜６００
重量部（好ましくは、２，０００〜１，０００重量部）
及び水８，０００〜２，０００重量部（好ましくは、
５，０００〜３，０００重量部）を加えて十分に撹拌・
混合し、これにスメクタイト粉末を１０〜１重量部（好
ましくは、８〜２重量部）を添加して十分に粉砕・混合
する第１工程と、第１工程で得られた混合液に酸化亜鉛
３０〜３重量部（好ましくは２０〜５重量部）を添加
し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のうちの
一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末１０重
量部以下（好ましくは５〜１重量部）を加えて再び粉砕
・混合する第２工程と、第２工程で得られた混合液に、
リチウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又は
セシウムの水溶性化合物の１種以上を２０〜０．５重量
％（好ましくは１５〜１重量％）含有する水溶液を６０
０〜５０重量部（４００〜１００重量部）加えて十分に
撹拌・混合する第３工程と、からなることを特徴とする
常温〜５００℃（好ましくは１５０〜３００℃）にて乾
燥・加熱することにより強固なコーティング層を生成す
る低温硬化型無機コーティング剤の製造方法、及び

【０００６】（２）シリコン微粉末１００重量部に対し
て、珪酸アルカリ（例えば、珪酸ナトリウム又は／及び
珪酸カリウム）４，０００〜６００重量部（好ましく
は、２，０００〜１，０００重量部）及び水８，０００
〜２，０００重量部（好ましくは、５，０００〜３，０
００重量部）を加えて十分に撹拌・混合し、これにスメ
クタイト粉末を１０〜１重量部（好ましくは、８〜２重
量部）を添加して十分に粉砕・混合する第１工程と、第
１工程で得られた混合液に酸化亜鉛３０〜３重量部（好
ましくは２０〜５重量部）を添加し、さらにアルミナ、
ジルコニア又は酸化珪素のうちの一種以上及びリチウム
アルミノシリケートの粉末１０重量部以下（好ましくは
５〜１重量部）を加えて再び粉砕・混合する第２工程
と、第２工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウ
ム、バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化
合物の１種以上を２０〜０．５重量％（好ましくは１５
〜１重量％）含有する水溶液を６００〜５０重量部（４
００〜１００重量部）加えて十分に撹拌・混合する第３
工程と、第３工程で得られた混合液を、金属、セラミッ
ク、セメント・コンクリート、石材、ガラス等の基板表
面に塗布した後、常温〜５００℃（好ましくは１５０〜
３００℃）にて乾燥・加熱する第４工程と、からなるこ
とを特徴とする低温硬化型無機コーティング層の形成方
法である。なお、上記において、コーティング剤中に
は、微粉末の酸化鉄、酸化チタン等からなる顔料（例え
ば、市販の粒径０．５μｍ以下の無機顔料）を添加混合
することも好ましく、これによって着色コーティング層
を形成することもできる。

【０００７】次に本発明に用いる各原料相互の反応等の
作用機序の概要について述べる。 (１) 一般にシリコンなどの半金属・半導体物質とアル
カリ溶液との反応は未解決なものが多いが、シリコンは
水酸化アルカリ溶液中で水素を発生しメタケイ酸イオン
を生じる。本発明研究によれば、第一工程における水酸
化アルカリ溶液は、珪酸アルカリ水を注加することによ
り形成される。この水酸化アルカリ溶液とシリコン微粉
末が反応して珪酸塩水和物とそれらのゲルの生成と促進
をうながし、同時に水素ガスを発生する。このシリコン
と珪酸アルカリとの反応によって生成されたゲルのコー
ティング層のＸ線回折パターンは図７に示すようにほと
んど非晶質である。この工程では、上記反応により生成
したゲルを含有するアルカリ性溶液中にスメクタイトを
配合した後、十分に粉砕・混合を行う。すなわち、粉砕
・混合を十分に行なえば、スメクタイトは極く微細な球
状状態を呈する。この球状の周囲を、第一工程で生成し
た反応生成物が取り囲み、加熱膨張を防ぎ安定した低温
度範囲の硬化が可能となる。さらに乾燥・加熱間におい
て発生する粒界間のクラックの発生は、コーティング層
形成実験による観察の結果から認められない。このシリ
コン−珪酸アルカリ−スメクタイト系の加熱変化により
新しい結晶の生成が認められる。この結晶は十分には同
定されないが、一部は最後まで存在するとみられる。こ
の結晶生成の状況は図８に掲げる。

【０００８】(２) 第二工程において、この溶液に配合
される酸化亜鉛は、正式にはＺn_1+δＯであるために、
酸素に対して酸化亜鉛が _δ 分だけ余分に存在している
ことを示している。この過剰分が結晶格子上の酸素原子
の欠陥によるものか、格子間にＺｎ原子が過剰に入りこ
むためなのか、あるいはその両者であるのか研究がつく
されていない。しかし酸化亜鉛をこのアルカリ溶液とと
もに配合した後、粉砕・混合によるメカノケミカル効果
と乾燥・加熱による熱的作用により活性化され、橋かけ
的作用の網目修飾成分の役割を果たすとともに低温度に
よる接着の機能効果と耐水性の機能が発現するものと考
えられる。このことは反応形態として十分には解明され
ないが、最終的なコーティング層の物性試験の結果から
判断される。

【０００９】次いでこのゲル状水溶液に、基質としてア
ルミナ、ジルコニア、酸化珪素のうちの一種以上とリチ
ウムアルミノシリケート（例えば、スポンジュメン、ペ
タライト、ユークリプタイト等）の微粉末を加えること
によって、これらの基質粒子の四周もゲル状物質によっ
てほぼ均等に極く薄い層で囲われ、一部は網目形成に作
用し、また低膨張性の付与の役割を果たす。また、ゲル
状溶液を出来る限り量的に少量に抑制して、基質の配合
率を高めることにより、コーティング層形成時における
加熱温度を高めることができ、上限が５００℃、好まし
くは３００℃となるように配合率を調整することができ
る。一方、常温〜１５０℃付近でのコーティング層形成
を達成するには、上記基質の四周のゲル状溶液量を増量
すればよい。

【００１０】このような配合によって常温から５００℃
（好ましくは３００℃）の乾燥・加熱温度範囲で強固な
コーティング層を形成させることが可能となる。この結
果、図９に掲げるように新しい結晶の生成が行なわれ
る。この結果は、Ｋ−Ｎa−Ｓi−Ｏ,Ｎa−ＡＬ−Ｓi−
Ｏ状結晶の他は添加した酸化チタンやアルミナ、ジルコ
ニア結晶の存在を示している。一方室温付近の硬化に際
してはコーティング層の表面光沢性は若干低下するが、
弱酸により表面の水素イオン濃度を調整することによっ
てコーティング層を形成させることができる。この場合
の弱酸はしゅう酸を当てることが好ましいが、表面の水
素イオン濃度はおおむね１０〜１１の範囲が望ましい。 (３)上記の、第二工程で得られた混合溶液に、着色材と
して酸化チタンあるいは酸化鉄の無機顔料を混合すれ
ば、白〜黒色間の色彩が多様に製造できる。一般に無機
顔料の平均粒度は０．５ミクロン以下であり、粒子形状
は球状や針状あるいはサイコロ状などが存在するため、
粉砕・混合の際にはほぼ球状に近い形状となるよう十分
な操作を行う。このようにすれば基板材の表面に、コー
ティング剤中の基質が動的な転がりを呈して円滑に塗布
が出来るし、またコーティング剤が自由表面を形成し易
い粘度を有するために膜厚が平均的に形成される。この
時の粘性はハケの場合には１,０００〜１,７００cps範
囲、スプレーの場合には２００〜１,０００cps範囲とす
ることが好ましい。

【００１１】次いで、着色材を混合した溶液にリチウ
ム、カルシウム、バリウムあるいはストロンチウムやセ
シウムの水酸化物、炭酸塩あるいはしゅう酸塩の飽和溶
液を加えて、さらに十分に混合する。添加物は網目修飾
成分として、また粘度の低下や熔融促進の役割を果たす
ものである。したがって現象面では添加に際して明らか
に粘度が低下する。この低下の程度は飽和溶液の添加量
によっても異なるが、添加混合の結果３００〜１,２０
０cps範囲になり、添付条件は満足される。このように
して製造を完了したコーティング剤溶液はスプレーやハ
ケによって基板材である金属、セラミック、セメント・
コンクリート、石材あるいは硝子などの表面に塗布さ
れ、５００℃以下（好ましくは３００〜１５０℃）で乾
燥・加熱によって強固なコーティング層が形成され、表
面硬度が高くかつ各種の優れた物性を発現する。この結
果は、図１０に示すごとく、図９とほぼ同じ結晶物質を
生成するも、添加したリチウムイオン等は網目修飾成分
として作用するものと考えられる。すなわち、肉眼的に
は表面光沢性を増加し、加えて試験の結果、この系にお
いては一段と表面硬度の増加と耐熱水性に優れた効果を
発現することから判断される。

【００１２】ここで、以上の本発明の構成における各数
値範囲の限定理由について説明するが、コーティング剤
の各原料の配合比率は相互に関係を有するものの、厳格
に配合比率の限界を規定することは難しい。 (１) 一般にシリコンと珪酸アルカリの反応は、考察し
得る反応式の中での例示としては、珪酸アルカリが珪酸
ナトリウムのときはシリコンと珪酸ナトリウムの比率は
約１:４．４重量部、珪酸カリウムのときは約１:５．５
重量部である。しかしこの時の水の添加により珪酸アル
カリの挙動は複雑であり、濃厚な珪酸アルカリ溶液と希
薄なものとは同じような加水分解はしないと言われ、そ
の詳細は未解決な問題である。したがって本発明では反
応後の粘度をもってシリコンと珪酸アルカリ及び水の添
加量を決定した。またこのシリコンと珪酸ナトリウム溶
液による反応生成物を溶存する溶液の粘度との相間関係
により決定されるが、その粘度はスメクタイト混合工程
以降の各種の原料の添加量によって目的とするコーティ
ング剤のコーティング層形成の結果から種々、実験を重
ねた後、総合的判断により量的確認を行った。すなわち
シリコン１００重量部とした場合、珪酸アルカリが珪酸
ナトリウム１号(ＪＩＳ)である場合には１,０００重量
部より若干多く、また珪酸ナトリウムの場合には２,０
００重量部より若干少量であることが好ましい。一方珪
酸アルカリが珪酸ナトリウムと珪酸カリウムの場合には
前者は３５０重量部、後者は１,６００重量部前後が望
ましい。すなわち珪酸ナトリウムが前述の量より多くな
れば加熱によりコーティング膜の耐水性が弱化し、少な
くなればシリコンとの反応が十分には行なわれない。ま
た、珪酸カリウムの場合もほぼ同様のことが言える。し
たがって、いずれにしても珪酸アルカリの総量としては
４，０００〜６００重量部、好ましくは２,０００〜１,
０００重量部が適当な範囲である。一方、水の添加量は
シリコン１重量部に対して水３重量部と考察される反応
も考えられるが、上記の反応系は発熱反応であるため水
分の蒸発もはげしく、反応を進めるためには十分な珪酸
アルカリの希薄溶液が望ましい。このためには、上記の
反応容器はオープン型として反応終了までの水の添加量
は５,０００〜３,０００重量部が望まれる。このように
実験した結果、目的とする粘度が５０〜３０cpの範囲と
なり、以降の操作が十分かつ満足に行なわれる。

【００１３】(２) スメクタイト微粉末は主として合成
スメクタイトの親水性型を使用することが好ましい。こ
のスメクタイトは結晶性に乏しいものであり、その状態
は図１に掲げる。スメクタイトは、粘土鉱物で辺縁の明
瞭でない不規則な薄板状形態のものでイオン交換能及び
膨潤度が大きいものであり、この中にはモンモリロナイ
ト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）、バイデライト
（ｂｅｉｄｅｌｌｉｔｅ）、サポナイト（ｓａｐｏｎｉ
ｔｅ）、ヘクトライト（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ）等が属す
る。このようなスメクタイトの添加量は、８重量部より
多くなれば粉砕・混合後、粘性が３００cps以上とな
り、後工程がスムーズでなくしかもコーティング層を形
成した場合には表面硬度が十分なものとならない。一
方、１重量部より少量の場合にはコーティング層の形成
は時間を要し、さらにはコーティング層の乾燥が十分に
は行なわれ難い。特に、６〜２重量部が好ましい。 (３) 酸化亜鉛の添加量は３０重量部以上の多量の添加
は橋かけ作用の網目修飾成分の役割への影響はほとんど
認められず、むしろ加熱によって酸化亜鉛の析出が起こ
りコーティング層物性に悪影響を惹起する。一方、３重
量部以下の添加は上記の諸作用が十分に起こらず、粘性
と耐水性が弱くなる。特に、２０〜５重量部が好まし
い。一般に、添加する酸化亜鉛は図２に示すような結晶
構造を有している。

【００１４】(４) アルミナ、ジルコニア、酸化珪素
の一種以上、及びリチウムアルミノシリケート（例え
ばスポンジュメン）の微粉末の配合は主として基質とし
て配合するものであり、形成されるコーティング層の化
学耐久性及び低膨張性の付与に役立つ。及びの総量
で１０重量部を越えて添加する場合加熱温度が５００℃
を越えて高温側へ移行し、さらにコーティング層にブラ
イト性を欠除する。一方、これらが含まれない場合には
コーティング層の膨張率が大きくなりクラックの原因と
なる。これらアルミナ、酸化珪素、スポンジュメンの結
晶構造は一般的であるが、通常用いるジルコニアは合成
されたものであり、その構造は図４に示すごとく結晶性
が高いものである。 (５) 酸性チタンや酸化鉄などの顔料添加量について
は、色調の種類とそれらの濃淡によって決定されるもの
であり、量的比率は一定されていない。例えば白色は酸
化チタン、黒色は酸化鉄を主体に混合される。また白色
から黒色の中間にあたる色彩は酸化鉄を主体とし、酸化
珪素及び酸化アルミニウムを含む化合物から構成され
る。一般的にこれらの顔料添加量は実験の結果、３重量
部以上が望ましい。ここに添加される酸化チタンのＸ線
回折パターンは図５に掲げるように良好な結晶性を有す
るものである。

【００１５】(６) リチウム、カルシウム、バリウム、
ストロンチウムあるいはセシウム化合物の一種類あるい
は二種類の２０〜０．５重量％含有溶液の添加量は一般
に６００〜５０重量部、好ましくは４００〜１００重量
部で、６００重量部以上添加してもコーティング層の硬
度の変化は認められず、むしろ水溶液の粘度が低下して
コーティング層を形成する際に希薄溶液では、添付が十
分に行なわれ難い。また溶液が５０重量部以下ではコー
ティング層の形成時粘度が高すぎるため添付が困難であ
るとともに一定の塗布厚さを形成させることが難しく、
自由水面を形成し難い。またコーティング層形成後コー
ティング層の耐水性が弱い結果も派生する。したがって
例えば、室温において水酸化リチウム約１３gを水１０
０ｇ溶解したものと、水酸化バリウム焼く１５ｇを水に
溶解したものを第２工程で得られた混合溶液に添加して
十分に混合してコーティング剤を作製させる。また室温
において水酸化リチウム約１３gを水１００gに溶解した
ものや、水酸化バリウム約６gを水１００gに溶解したも
のをそれぞれ別個に網目修飾成分として添加するなどの
操作を行って十分かつ堅固なコーティング層を形成させ
るのである。さらには水酸化カルシウムやしゅう酸スト
ロンチウムあるいはしゅう酸セシウム又は炭酸セシウム
をそれぞれ約１００g〜４００gに溶解した溶液を一種類
又は二種類を添加する場合も水酸化リチウムや水酸化バ
リウム溶液の場合と同様に操作する。このようにして添
加される代表となる酸化リチウムのＸ線回折は図６に掲
げるように非常に良好な結晶を呈する。

【００１６】(７) コーティング層形成に係る溶液の塗
布量は一般的に約６００〜１,０００g／m₃の間で行なわ
れる。この場合の差異は溶液の濃度によるスプレー塗布
工法とハケ塗布工法で異なり、前者の工法による溶液消
費量は後者の工法よりも少ない。この塗布工法により１
回に３０〜５０ミクロンの塗布形成が行なわれるため、
コーティング層の物性から最終の塗布の厚さを約８０〜
１００ミクロン前後とするためには２〜３回の塗布工程
で所要の厚さのコーティング層が形成可能となる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明に係る低温度硬化型無機コーテ
ィング剤の製造法及び得られたコーティング剤を使用し
て形成されるコーティング層について、実施例によって
以下に具体的に説明する。 実施例１：シリコン微粉末１００重量部に対し、珪酸ナ
トリウム（１号）１,２００重量部及び水５,０００重量
部を加えて十分に反応させ、これにスメクタイト（コー
プケミカル株式会社製の合成スメクタイト）の微粉末を
５重量部混合して十分に粉砕・混合する第１工程と、第
１工程で得られた混合溶液に酸化亜鉛粉末１５重量部を
加え、さらにアルミナ微粉末３重量部、ジルコニア微粉
末５重量部を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、第
２工程で得られた混合溶液に酸化チタン８重量部を加え
て白色に着色した溶液に、水酸化リチウム１２重量部を
溶解した水溶液４００重量部を加えて十分攪拌混合する
第３工程と、第３工程で得られた混合溶液を、金属及び
セラミックの表面に８０ミクロン前後に塗布した後、２
００℃にて乾燥・加熱し強固なコーティング層を形成さ
せた。この結果は表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】実施例２：シリコン微粉末１００重量部に
対し、珪酸カリウム１,８００重量部及び水３,０００重
量部を加えて十分に反応させ、これにスメクタイト（コ
ープケミカル株式会社製の合成スメクタイト）の微粉末
を３重量部混合して十分に粉砕・混合する第１工程と、
第１工程で得られた混合溶液に酸化亜鉛８重量部を加
え、さらにアルミナ微粉末３重量部、ジルコニア微粉末
３重量部を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、 第
２工程で得られた混合溶液に酸化チタン６重量部を加え
て白色に着色した溶液に、水酸化リチウム４重量部を溶
解した水溶液１００重量部を加えて十分に撹拌混合する
第３工程と、第３工程で得られた混合溶液を、金属及び
セラミックの表面に８０ミクロン前後に塗布した後、２
００℃にて乾燥・加熱し強固なコーティング層を形成さ
せた。この結果は表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】実施例３：シリコン微粉末１００重量部に
対し、珪酸カリウム３００重量部及び珪酸カリウム１,
５００重量部及び水４,０００重量部を加えて十分に反
応させ、これにスメクタイト（コープケミカル株式会社
製の合成スメクタイト）の微粉末を２重量部混合して十
分に粉砕・混合する第１工程と、第１工程で得られた混
合溶液に酸化亜鉛１０重量部を加え、さらにアルミナ微
粉末５重量部、ジルコニア微粉末２重量部の二種類を加
えて再び粉砕・混合する第２工程と、第２工程で得られ
た混合溶液に酸化チタン６重量部を加えて白色に着色し
た溶液に、水酸化リチウム８重量部を溶解した水溶液２
００重量部を加えて十分に撹拌混合する第３工程と、第
３工程で得られた混合溶液を、金属及びセラミックの表
面に８０ミクロン前後に塗布した後、２５０℃にて乾燥
・加熱し強固なコーティング層を形成させた。この結果
は表３に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【発明の効果】以上実施例等で説明したごとく、本発明
によれば下記のごとき優れた効果が発揮される。 (１)従来５００℃以下の加熱温度によってコーティング
層が形成される無機コーティング剤は市販されていない
が、５００℃〜常温、特に３００〜１５０℃で基板上に
コーティング層の形成が可能となる。その理由は、主と
して陶磁器の釉薬についてその化学成分の調整によって
溶融する組成式は最低加熱温度が６００℃まであり、６
００℃以下による組成式は示されていないので、６００
℃以下で溶融する釉薬はない。したがって一般に使用さ
れている鉛釉薬は６００℃〜８５０℃の範囲にあり、硼
珪酸ガラスとともに内外装材の表面にコーティング層を
安定的に形成される温度は８００℃付近とされている。
なお、電子回路用封着用低融点ガラスの最低軟化点でも
約４４０℃程度であり、しかも、このガラスも多量の酸
化鉛の含有量を有するものである。 (２)本発明に係るコーティング剤は、原料がすべて無機
物からなり、したがって加熱によって燃焼することはな
くて耐熱性であり、発生するものは水分のみであり、無
臭にして無害である。またコーティング層は耐腐食性、
耐候性に耐薬品性に富み、加えて耐汚染性の性質を有す
るため油性マジック塗布による表面汚染性は溶媒洗によ
り完全にぬぐい去ることができる。さらにコーティング
層膜硬度は５〜６程度であるため金属で引っかいてもキ
ズがつかないなど十分な表面硬度を有する。

【００２４】(３)コーティング層形成時、同一コーティ
ング剤の重ね塗布は３回可能であり、１回の付着厚さは
５０〜２０ミクロン程度であり、おおむね１００ミクロ
ンの厚さまで表面硬度はほぼ一定に確保される。またコ
ーティング層形成基盤材は金属、セラミックの他セメン
ト・コンクリート、硝子、自然石や人造石の表面への強
固な接着が出来、かつ透明から白色〜黒色までの多彩色
の製造が可能なためにシルクスクリーン工法により自由
な色彩の加工によって美しい絵画の転写が可能となる。 (４)経済性については、コーティング剤の使用量は６
００g前後／m²であり、かつ５００円／kg程度と安価で
ある。したがって一般に従来の有機塗料よりは安価であ
る。 (５)コーティング層の形成温度は３００℃以下であるた
め、従来の釉薬の形成温度１,１００〜１,２００℃の１
／４程度ときわめて低温度であり、しかも優れた物性を
発現する。このように低温度加熱によりコーティング層
形成に係る設備費、燃料費、運転費などはきわめて廉価
となり、かつ排気ガスによる公害も皆無である。省エネ
ルギー型、省力型にして地球環境にやさしい無公害産業
の形成が可能となる。 以上のようにして形成されるコーティング層の利用方面
としては、建材用内外装表面用コーティング層として住
宅建材やトンネル内壁板、ガードレールやコンビナート
のパラプライン、石油やＬＰＧの貯蔵タンクの表面コー
ティング及び道路上のライン引きなど多方面に活用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】スメクタイトのＸ線回折図

【図２】酸化亜鉛のＸ線回折図

【図３】アルミナのＸ線回折図

【図４】ジルコニアのＸ線回折図

【図５】酸化チタンのＸ線回折図

【図６】水酸化リチウムＸ線回折図

【図７】シリコン−珪酸アルカリ系コーティング層(２
００℃加熱)のＸ線回折図

【図８】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト系コー
ティング層(２５０℃加熱)のＸ線回折図

【図９】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト−酸化
亜鉛−アルミナ−ジルコニア−酸化チタン系コーティン
グ層のＸ線回折図

【図１０】シリコン−珪酸アルカリ−スメクタイト−酸
化亜鉛−アルミナ−ジルコニア−酸化チタン−水酸化リ
チウム系コーティング層(２５０℃加熱)のＸ線回折図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン微粉末１００重量部に対して、
   珪酸アルカリ４，０００〜６００重量部及び水８，００
   ０〜２，０００重量部を加えて十分に撹拌・混合し、こ
   れにスメクタイト粉末を８〜１重量部を添加して十分に
   粉砕・混合する第１工程と、 第１工程で得られた混合液に酸化亜鉛３０〜３重量部を
   添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
   ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末１
   ０重量部以下を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、 第２工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウム、
   バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化合物
   の１種以上を２０〜０．５重量％含有する水溶液を６０
   ０〜５０重量部加えて十分に撹拌・混合する第３工程と
   からなることを特徴とする低温硬化型無機コーティング
   剤の製造方法。
2. 【請求項２】 シリコン微粉末１００重量部に対して、
   珪酸アルカリ２，０００〜１，０００重量部及び水５，
   ０００〜３，０００重量部を加えて十分に撹拌・混合
   し、これにスメクタイト粉末を８〜１重量部を添加して
   十分に粉砕・混合する第１工程と、 第１工程で得られた混合液に酸化亜鉛２０〜５重量部を
   添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
   ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末５
   〜１重量部を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、 第２工程で得られた混合液に、少量の酸化チタン粉末、
   酸化鉄粉末等の無機顔料を添加して着色した後、リチウ
   ム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又はセシウ
   ムの水溶性化合物の１種以上を１５〜１重量％含有する
   水溶液を４００〜１００重量部加えて十分に撹拌・混合
   する第３工程とからなることを特徴とする低温硬化型無
   機コーティング剤の製造方法。
3. 【請求項３】 珪酸アルカリが珪酸ナトリウム及び／又
   は珪酸カリウムであることを特徴とする請求項１又は２
   記載の低温硬化型無機コーティング剤の製造方法。
4. 【請求項４】 シリコン微粉末１００重量部に対して、
   珪酸アルカリ４，０００〜６００重量部及び水８，００
   ０〜２，０００重量部を加えて十分に撹拌・混合し、こ
   れにスメクタイト粉末を８〜１重量部を添加して十分に
   粉砕・混合する第１工程と、 第１工程で得られた混合液に酸化亜鉛３０〜３重量部を
   添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
   ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末１
   ０重量部以下を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、 第２工程で得られた混合液に、リチウム、カルシウム、
   バリウム、ストロンチウム又はセシウムの水溶性化合物
   の１種以上を２０〜０．５重量％含有する水溶液を６０
   ０〜５０重量部加えて十分に撹拌・混合する第３工程
   と、 第３工程で得られた混合液を、金属、セラミック、セメ
   ント・コンクリート、石材、ガラス等の基板表面に塗布
   した後、常温〜５００℃にて乾燥・加熱する第４工程と
   からなることを特徴とする低温硬化型無機コーティング
   層の形成方法。
5. 【請求項５】 シリコン微粉末１００重量部に対して、
   珪酸アルカリ２，０００〜１，０００重量部及び水５，
   ０００〜３，０００重量部を加えて十分に撹拌・混合
   し、これにスメクタイト粉末を８〜１重量部を添加して
   十分に粉砕・混合する第１工程と、 第１工程で得られた混合液に酸化亜鉛２０〜５重量部を
   添加し、さらにアルミナ、ジルコニア又は酸化珪素のう
   ちの一種以上及びリチウムアルミノシリケートの粉末５
   〜１重量部を加えて再び粉砕・混合する第２工程と、 第２工程で得られた混合液に、少量の酸化チタン粉末、
   酸化鉄粉末等の無機顔料を添加して着色した後、リチウ
   ム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム又はセシウ
   ムの水溶性化合物の１種以上を１５〜１重量％含有する
   水溶液を４００〜１００重量部加えて十分に撹拌・混合
   する第３工程と第３工程で得られた混合液を、金属、セ
   ラミック、セメント・コンクリート、石材、ガラス等の
   基板表面に塗布した後、１５０〜３００℃にて乾燥・加
   熱する第４工程とからなることを特徴とする低温硬化型
   無機コーティング層の形成方法。
6. 【請求項６】 珪酸アルカリが珪酸ナトリウム及び／又
   は珪酸カリウムであることを特徴とする請求項４又は５
   記載の低温硬化型無機コーティング層の形成方法。
7. 【請求項７】 微粉末の酸化鉄、酸化チタンからなる顔
   料が、市販の粒径０．５μｍ以下の無機顔料であること
   を特徴とする請求項５又は６に記載の低温硬化型無機コ
   ーティング層の形成方法。