JPS6128704B2 - - Google Patents
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- JPS6128704B2 JPS6128704B2 JP3432477A JP3432477A JPS6128704B2 JP S6128704 B2 JPS6128704 B2 JP S6128704B2 JP 3432477 A JP3432477 A JP 3432477A JP 3432477 A JP3432477 A JP 3432477A JP S6128704 B2 JPS6128704 B2 JP S6128704B2
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- Japan
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- parts
- composition
- vehicle
- zinc
- coating
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Description
本発明はビヒクル(展色剤)組成物、詳しくは
微粒子状固体を含有するビヒクル組成物、そして
さらに詳しくは金属表面に適用されるとそれに亜
鉛メツキ保護を与える単一パツケージ型亜鉛充填
ビヒクル組成物に関する。
亜鉛充填保護被覆は金属表面とりわけ鉄の表面
を腐蝕から守るのに使用されている。たとえば米
国特許第3056684号は部分的に加水分解されたテ
トラエチルオルトシリケートをビヒクルとして利
用する亜鉛充填被覆を開示している。亜鉛充填保
護被覆を作るためのもう一つの方法が米国特許第
3730743号に開示され、そこではアルキルポリシ
リケートの加水分解および縮合から得られたビヒ
クル組成物中に亜鉛粉末が混入される。これらの
ビヒクルを亜鉛と混ぜ合せてから物体の表面に適
用すると、その被覆層は2〜3時間もたつと固ま
り、または乾燥する。しかし、もしも包装する時
に亜鉛をビヒクルに加えると、亜鉛のビヒクルと
の反応性のために数時間以内にゲル化が起つて短
かい「保存性」(シエルフ・ライフ)を結果す
る。これは受け入れ難い。
今までに作られた単一パツケージ型亜鉛充填保
護被覆の多くはガスの放出というもう一つの問題
をもつ。これらの組成では約2ケ月を越える期間
室温で貯蔵されると容器内で明らかに水素である
ガスが発生する。単一包装亜鉛充填被覆組成物に
おけるガス放出の問題に対処するための1つの方
策は、水素ガスを逃がすために圧力調整弁をもつ
容器内に材料を詰めることである。しかし、その
ような標準的包装様式からの逸脱は特殊の容器を
必要とし、製造工程を複雑にするので望ましくな
い。その上、この方式では蒸発する可燃性溶媒も
また圧力調整弁を通つて逃げるだろうから安全性
に関して問題が生じる。
有機溶媒中に懸濁した実質的に非水のコロイド
シリカ、塩化亜鉛および亜鉛末を含有する、他の
亜鉛に富む被覆組成物が米国特許第3615730号に
記述されている。これらの被覆組成物には不利な
点がある、たとえばそれらはせいぜい1ケ月まで
の期間しか安定でない、ことが見出された。
このように、数ケ月間安定でしかも本発明の被
覆物の質に匹敵する質をもつ被覆を生じるような
単一包装型亜鉛充填シリケート被覆組成物を作る
ことは今まで不可能であつた。
故に、ビヒクル組成物調製が本発明の一つの目
的であり、カソードとして働らく金属を含有する
単一包装型被覆組成物を提供することが本発明の
もう一つの目的である。本発明のもう一つの目的
は鉄を含有する基体に使用するための単一包装型
亜鉛充填被覆組成物を提供することであり、さら
にもう一つの目的は実質的に水素の放出を伴わな
い単一包装型亜鉛充填被覆組成物を提供すること
である。本発明のさらにもう一つの目的は1〜24
時間以内に鉄基体上に硬い耐摩耗性被覆層を与え
かつ少なくとも4ケ月間の「保存性」(シエル
フ・ライフ)を有する単一包装型亜鉛充填被覆組
成物を提供することである。
すぐれた単一包装型保護被覆組成物が50ないし
65%のレベルまで加水分解されたアルキルポリシ
リケート、塩化亜鉛および有機溶媒を含有するビ
ヒクルから作られることが今や見出された。その
ビヒクルをカソードとして働く金属、および所望
により充填剤と混合し、ついで鉄基体に施こすと
その上に保護被覆層が形成される。
本発明において有用なアルキルポリシリケート
はアルキルポリシリケート好ましくはエチポリシ
リケートであり、詳しく言えば約40%の有効シリ
カをもち、かつ1分子につき平均約5個のけい素
原子を含有するエチルポリシリケート混合物であ
る。これはテトラエチルシリケートの制御された
加水分解によつて作り得る。エチルポリシリケー
トの式は次のように示し得る。
〔上述した単量体有機けい素化合物の部分的加
水分解生成物を作るための追加的情報はインダス
トリアル・アンド・エンジニアリング・ケミスト
リー第39巻第11号(1947年)、1364ページにおけ
るH.D.HoganおよびC.A.Setterstromによる「エ
チルシリケート」と題された論文中に見出される
だろう。〕
本発明のビヒクル組成物は、エチルポリシリケ
ートを充分な水および酸触媒と混ぜ合せて約80℃
から約250℃までの沸点範囲をもつ有機溶媒の存
在下においてエチルポリシリケートを50ないし65
%のレベルまで加水分解することによつて作られ
る。望まれる硬度、「シエルフ・ライフ」および
「ポツト・ライフ」を有する単一包装被覆組成物
を提供するためには加水分解水準が決定的重要性
をもつことが見出された。もしもアルキルポリシ
リケートの加水分解水準が約50%より低いなら
ば、結果として生じる被覆層の1時間後の鉛筆硬
度は4B以下であり、そして24時間後の鉛筆硬度
はほゞFである。アルキルポリシリケートの加水
分解水準が約65%を超過する時は、結果として生
じる被覆層の鉛筆硬度は1時間後にほゞ3Bであ
り24時間後にほゞ6Hであるが、被覆組成物の
「ポツト・ライフ」はわずか2日間であり、そし
てその「シエルフ・ライフ」は約10日間に過ぎな
い。
「加水分解水準」または「加水分解度」という
用語は、テトラエチルオルトシリケートに基いて
計算してけい素原子に連結したアルコキシ基を50
ないし65%加水分解するのに必要な水の量を指
す。すなわち、アルキルポリシリケートが使用さ
れる時は50ないし65%の加水分解レベルを達成す
るのに必要な水の量はアルキルポリシリケート上
のアルコキシ基1モルにつき0.08から0.21モルま
での範囲の水である。
本発明のビヒクル組成物調製に溶媒を使用する
ことは不可欠ではないが好ましい。好ましい溶媒
の例は比較的高沸点のエーテル類たとえばモノア
ルキレングリコールモノアルキルエーテル、ジア
ルキレングリコールモノアルキルエーテル、ジア
ルキレングリコールジアルキルエーテルおよびモ
ノアルキレングリコールジアルキルエーテルであ
る。そのほかに使用し得る溶媒としてケトン類た
とえばアセトン;アルコール類たとえばエタノー
ル、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノー
ル、ジアセトンアルコール;グリコール類たとえ
ばエチレングリコールおよびポリアルキレングリ
コール;炭化水素溶媒たとえばヘキサン、ヘプタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、塩素化炭化
水素溶媒およびそれらの混合物を挙げることがで
きる。乾燥時間、粘度等は溶媒もしくは溶媒混合
物の適正な選択によつて調節し得る。
溶媒対アルキルポリシリケートの比は最終結合
剤について望まれる特性の如何によつて大きく変
えられる。こうして、その比は約0.5:1から
10:1までの範囲内で任意の値を取り得る。
アルキルポリシリケートの加水分解に必要とさ
れる酸の量は臨界的ではないが、約1.0ないし約
6.5、そしてさらに好ましくは約1.4ないし5.5のPH
を生ずるのに充分な酸が存在するのが好ましい。
使用に適した無機酸は塩酸、硫酸およびふつ化水
素酸であり、これらの酸は単独で用いられても組
合せて用いられてもよい。
それからまた、一塩基および二塩基有機酸、な
らびに金属が周期律表の第、および族から
選ばれたものであるような金属塩化物、金属硝酸
塩、金属硫酸塩およびカルボン酸の金属塩も使用
されてよい。適当な有機酸の例は酢酸、酪酸、カ
プロン酸、カプリン酸、パルミチン酸、オレイン
酸、しゆう酸、フマル酸、クロトン酸、アクリル
酸、マレイン酸、マロン酸、こはく酸、グルタル
酸、アジピン酸、スベリン酸およびセバシン酸で
ある。使用し得る他の有機酸として安息香酸、ト
ルエンスルホン酸、アルキル基が1ないし4個の
炭素原子を含むアルキルりん酸およびハロゲン化
カルボン酸を挙げることができる。
ビヒクル組成物を作るための技術は当該分野に
おいて公知である。しかしながら、上記のポリシ
リケートが有機溶媒中に溶解してから後に充分の
水、好ましくは酸性化された水、を添加して50な
いし65%の加水分解範囲が得られるようにするの
が好ましい。加水分解温度は決定的重要性をもた
ず、約25゜から約80℃まで、さらに好ましくは30
゜から約50℃までの範囲内にあればよい。
ビヒクル組成物は、水解物(加水分解されたけ
い酸エステルおよび有機溶媒)の全重量に基づい
て約3から5.5重量%、さらに好ましくは約3.5か
ら5重量%の量で塩化亜鉛を水解物に添加するこ
とによつて調製される。
被覆組成物は上述のビヒクル組成物を微細に分
割された粒子状固体たとえばカソードとして働ら
く金属たとえば亜鉛末および望みならば充填剤と
混ぜ合せてから後に、不活性雰囲気の存在下で少
なくとも0.5時間撹拌することによつて作られ
る。この被覆組成物は金属基体上に施されてそれ
に亜鉛メツキ保護を与える。使用されてよい他の
カソード的に活性な金属はアルミニウムおよびマ
グネシウムである。これらの被覆組成物中に使用
し得る充填剤または増量剤はたとえば酸化鉛、酸
化鉄、アルミナ、二酸化チタン、一二りん化鉄な
どのような金属酸化物である。純粋な金属粉末の
代りに、金属粉末と適当な充填剤たとえばカルシ
ウムおよびマグネシウムのメタけい酸塩もしくは
それを含有する鉱物との混合物を使用するのが望
ましいことがしばしばある。他の充填剤とりわけ
繊維状鉱物質充填剤たとえばアスベスト、シリ
カ、精製粘土、繊維状タルク、繊維状メタけい酸
カルシウム、せつこうなどもまた金属粉たとえば
亜鉛末と一緒にこれらの被覆組成物中に混入され
てよい。被覆組成物内に含まれてもよい付加的材
料は顔料たとえばクロム酸亜鉛、硫化カドミウム
およびリトポン類の大部分である。
ビヒクル対微粒子状固体の比は主として得意先
の好みもしくは従うべき明細書によつてきまるこ
とである。一般に、ビヒクルの微粒子状固体(す
なわちカソード的活性をもつ金属および充填剤)
に対する比は重量比として70:30から10:90まで
の範囲内にある。しかし、充填剤たとえば先に挙
げたカルシウムおよびマグネシウムのメタけい酸
塩が組成物中にとり入れられない場合は、ビヒク
ルのカソード的活性金属に対する比は重量を基礎
として約10:90から約50:50までであるのが好ま
しい。
一般に、これらの被覆物は周囲温度において約
1ないし24時間以内に硬化し得る。しかし、もし
も望みならば、被覆物を約40℃から高くは500℃
までもの温度範囲内において熱硬化させてもよ
い。明らかに、これらの高められた温度では硬化
時間は実質的に短縮されるだろう。
本発明に従つた好ましい被覆組成物は約80〓
(26.7℃)ないし約150〓(65.0℃)の引火点(タ
グ開放カツプ法)と実質的にいかなる使用分野の
要求をも満足するポツト・ライフとを有する。
金属基体上に薄膜状被覆層を形成するためにこ
れらの被覆組成物に追加的な有機溶媒を添加する
のが望ましいことがしばしばある。これらの希薄
にした組成物は「シヨツプ・プライマー(shop
primer)」として特に適している。換言すれば、
鋼板を構造物たとえば船舶中に合体するに先立つ
て鋼板を保護するために建造準備段階用下塗り材
料として使用するのにそれらは特に適している。
仕上げられた構造物はついで本発明のもつと濃厚
な被覆組成物で被覆される。
これらの被覆組成物は、塗布、噴霧あるいは当
該技術分野で知られている他の旧来の技術によつ
てきれいにした金属基体上に施され得る。それら
は使用された時すぐれた付着性を示し、そして若
干の場合には砂吹き処理を省略してきれいな鋼表
面に施こしても成功を収め得る。湿つた亜鉛メツ
キ表面に対する良好な付着が達成された。これら
の被覆組成物は凍結することなく、また熱帯地方
の温度において輝く日光を受けても不利な影響を
こうむらない。それらは塩水噴霧、燃料類および
有機溶剤に対して非常に良好な耐性を示す。これ
らの被覆組成物は容易に着色し得るから、それに
よつて上塗り(overcoat)の使用を省くことがで
きる。
本発明の被覆組成物は全く類のない性質をも
つ、すなわちそれらは単一包装系になるよう処方
することができ、ゲル形成を伴わずに少なくとも
6ケ月間貯蔵されることができ、しかも実質的に
ガス形成を伴なわない。
本発明は以下の具体例によつてさらに具体的に
説明される。「部」は特に指定されない限り常に
「重量部」を意味する。
例 1
(a) エチルシリケート“40”1000部、エチレング
リコールモノエチルエーテル1177部および塩化
亜鉛3部を入れた反応器に撹拌下脱イオン水
22.5部を徐々に加え、それから反応混合物を約
60℃までの温において約2時間撹拌することに
よつて水解物を調製する。
なお、本発明において「エチルシリケート
“40”」とは、約40%の有効シリカをもつエチル
ポリシリケートの混合物をいう。
かくして調製された水解物約1000部に塩化亜
鉛約40部を加え、それから混合物を撹拌下45℃
で2時間加熱することによつてビヒクル組成物
を生成させる。
(b) ついで、上記のようにして作られたビヒクル
組成物241部を0.5時間不活性雰囲気中で撹拌し
ながら「セライト(Celite)499」21部、「ベン
トン(Bentone)27」3部および粒径2ないし
7ミクロンの亜鉛末735部と混ぜ合せることに
よつて被覆組成物を作り、これを軽く砂吹きし
た鋼基体上に適用する。50%の相対湿度におい
て77〓(25℃)で乾燥してから、標準硬度試験
法に従つて被覆層を1時間後にテストし、そし
て24時間後に再びテストする。この試験では、
尺度6B、4B、3B、F、H、2H、3H、4H、5H
等に対応するさまざまの硬度をもつ鉛筆の芯が
用いられる。これらの値は硬度の順次の増加を
表示する。鉛筆芯は鋼板上に敷かれた亜鉛被覆
層と45゜の角度を成するように保持され、それ
から被覆層が取り去られるまで中程度の力が加
えられる。諸性質たとえば硬度、「シエルフ・
ライフ」および「ポツト・ライフ」は後出の表
に示される。「シエルフ・ライフ」および「ポ
ツト・ライフ」は25℃の温度で測定された。
例 2
(a) 水48部をエチレングリコールモノエチルエー
テル1115部、エチルシリケート“40”1000部お
よび塩化亜鉛3部を入れた反応器に加えること
以外は、例1(a)に記述される手順を繰返す。こ
のようにして形成された水解物約1000部に塩化
亜鉛約40部を加えてから混合物を45℃において
2時間加熱するとビヒクル組成物が形成され
る。
(b) 例1(a)で調製されたビヒクルの代りに例2(a)
で調製されたビヒクル組成物を用いること以外
は、例1(b)に従つて被覆組成物を作る。この組
成物を鋼板上に施し、そして77〓(25℃)の温
度と50%の相対湿度において1時間乾燥してか
ら硬度値を測定し、さらに同じ条件下で乾燥し
て24時間後の硬度を測定する。諸性質は後出の
表に明示される。
例 3
(a) 水60部をエチレングリコールモノエチルエー
テル1140部、エチルシリケート“40”1000部お
よび塩化亜鉛3部を入れた反応器に加える以外
は、例1(a)に記述される手順を繰返す。
ビヒクル組成物は上記のようにして作られた
水解物約1000部に塩化亜鉛約40部を加えること
によつて作られる。
(b) 例1(b)で調製されたビヒクルの代りに例3(a)
で調製されたビヒクル組成物を用いる以外は、
例1(b)に従つて被覆組成物を作る。この組成物
を鋼板上に施し、そして77〓(25℃)の温度と
50%の相対湿度において1時間乾燥してから硬
度値を測定し、さらに同じ条件下で乾燥を続け
た時の24時間後の硬度を測定する。諸性質は後
出の表に示される。
例 4
(a) 水72部をエチレングリコールモノエチルエー
テル1128部、エチルシリケート“40”1000部お
よび塩化亜鉛3部を入れた反応器に加える以外
は、例1(a)に記述される手順を繰返す。
結果として生じる水解物をついで水解物1000
部につき塩化亜鉛40部の割合で塩化亜鉛と混合
してビヒクル組成物を作る。
(b) 例1(a)のビヒクルの代りに例4(a)で作られた
ビヒクル組成物を用いる以外は、例1(b)に従つ
て被覆組成物を作る。この被覆組成物を鋼板に
施し、77〓(25℃)の温度と50%の相対湿度に
おいて1時間乾燥してから硬度値を測定し、さ
らに同じ条件下で乾燥して24時間後の硬度を測
定する。組成物の諸性質は後出の表に示され
る。
例 5
(a) 水96部をエチレングリコールモノエチルエー
テル1096部、エチルシリケート“40”1000部お
よび塩化亜鉛3部を入れた反応器に加える以外
は、例1(a)に記述される手順を繰返す。
結果として生じる水解物をついで水解物1000
部につき塩化亜鉛40部の割合で塩化亜鉛と混合
してビヒクル組成物を作る。
(b) 例1(a)のビヒクルの代りに例5(a)で作られた
ビヒクル組成物を用いる以外は、例1(b)に従つ
て被覆組成物を作る。この組成物を鋼板に施
し、77〓(25℃)の温度と50%の相対湿度にお
いて1時間乾燥後および24時間乾燥後の硬度値
を測定する。組成物の諸性質は後出の表に示さ
れる。
例 6
(a) 比較の目的でエチルシリケート“40”1000部
をエチレングリコールモノエチルエーテル1200
部および塩化亜鉛3部と混合する以外は例1(a)
に記述される手順に従つて組成物を作る。
その組成物をついで組成物1000部につき塩化
亜鉛40部の割合で塩化亜鉛と混合してビヒクル
を作る。
(b) 例1(a)のビヒクルの代りに例6(a)で作られた
ビヒクル組成物を用いる以外は、例1(a)に従つ
て被覆組成物を作る。これを鋼板に施し、77〓
(25℃)の温度と50%の相対湿度において乾燥
し、1時間後および24時間後の硬度値を測定す
る。組成物の諸性質は後出の表に示される。
例 7
(a) 比較の目的で、40部の塩化亜鉛の使用を省略
する以外は例1(a)に記述される手順に従つてビ
ヒクル組成物を作る。
(b) 例1(a)のビヒクルの代りに例7(a)で作られた
ビヒクル組成物を用いる以外は例1(b)に従つて
被覆組成物を作る。これを鋼基体に施し、つい
で例1(b)に従つて組成物の諸性質を測定する。
結果は後出の表に示される。
例 8
(a) 比較の目的で、20部の塩化亜鉛を例1(a)に記
述される手順に従つて作られた水解物と混ぜ合
せる。
(b) この結果生じるビヒクル組成物を、ついで例
1(b)のビヒクルの代りに例8で作られたビヒク
ル組成物を用いる以外は、例1(b)に従つて亜鉛
末と混合する。こうして作られた組成物を鋼基
体に施す。この組成物の諸性質は後出の表に示
される。
例 9
(a) エチルシリケート“40”1000部を例1(a)に記
述される手順に従つてエチレングリコールモノ
エチルエーテル1220部、水44部および塩化亜鉛
3部と混合することによつて水解物を作る。こ
うして作られた水解物約1000部に塩化亜鉛124
部を加えてから、その混合物を撹拌下2時間45
℃に加熱してビヒクル組成物を作る。
(b) 粒径2ないし7ミクロンの亜鉛末735部、「セ
ライト499」25部および「ベントン27」3部を
上記の9(a)で作られたビヒクル組成物約241部
に加えることによつて被覆組成物を作り、それ
から不活性雰囲気中でそれを0.5時間撹拌す
る。こうして作られた被覆組成物の諸性質は後
出の表に示される。
例 10
(a) 比較の目的で、テトラエチルオルトシリケー
ト1500部を例1(a)に記述される手順に従つてエ
チレングリコールモノエチルエーテル655部、
水154部および塩化亜鉛3部と混合することに
よつて水解物を作る。この水解組成物約1000部
に塩化亜鉛40部を加えてから混合物を撹拌下2
時間45℃に加熱してビヒクル組成物を作る。
(b) 「セライト499」21部、「ベントン27」3部お
よび粒径2ないし7ミクロンの亜鉛末約735部
を上記の10(a)で作られたビヒクル組成物約241
部に加えることによつて被覆組成物を作り、そ
れから不活性雰囲気中でそれぞれ0.5時間撹拌
する。こうして作られた被覆組成物の諸性質は
後出の表に示される。
The present invention relates to vehicle compositions, particularly vehicle compositions containing particulate solids, and more particularly single-package zinc-filled vehicle compositions that, when applied to a metal surface, provide galvanizing protection thereto. Regarding. Zinc-filled protective coatings are used to protect metal surfaces, especially iron surfaces, from corrosion. For example, US Pat. No. 3,056,684 discloses a zinc-filled coating that utilizes partially hydrolyzed tetraethylorthosilicate as a vehicle. Another method for making zinc-filled protective coatings is described in U.S. Patent No.
No. 3,730,743, in which zinc powder is incorporated into a vehicle composition obtained from hydrolysis and condensation of an alkyl polysilicate. When these vehicles are mixed with zinc and applied to the surface of an object, the coating hardens or dries after a few hours. However, if zinc is added to the vehicle at the time of packaging, gelation will occur within a few hours due to the reactivity of the zinc with the vehicle resulting in a short "shelf life". This is unacceptable. Many of the single-package zinc-filled protective coatings produced to date have another problem: outgassing. These compositions evolve gas, apparently hydrogen, within the container when stored at room temperature for periods exceeding about two months. One strategy to address the problem of outgassing in single-pack zinc-filled coating compositions is to package the material in a container with a pressure regulating valve to allow hydrogen gas to escape. However, such deviations from standard packaging formats are undesirable because they require specialized containers and complicate the manufacturing process. Moreover, this approach raises safety concerns since the evaporating flammable solvent will also escape through the pressure regulating valve. Other zinc-rich coating compositions containing substantially non-aqueous colloidal silica, zinc chloride and zinc dust suspended in an organic solvent are described in US Pat. No. 3,615,730. It has been found that these coating compositions have disadvantages, for example they are stable for periods of up to one month at most. Thus, it has not heretofore been possible to create a single-pack zinc-filled silicate coating composition that is stable for several months and yet yields a coating of quality comparable to that of the coating of the present invention. Thus, vehicle composition preparation is one object of the invention, and it is another object of the invention to provide a single-pack coating composition containing a metal that serves as a cathode. Another object of the present invention is to provide a single-pack zinc-filled coating composition for use on iron-containing substrates, and yet another object is to provide a single-pack zinc-filled coating composition with substantially no hydrogen evolution. An object of the present invention is to provide a one-pack zinc-filled coating composition. Yet another object of the present invention is 1-24
It is an object of the present invention to provide a single-pack zinc-filled coating composition that provides a hard, wear-resistant coating layer on a ferrous substrate within hours and has a "shelf life" of at least four months. Excellent single-pack protective coating compositions available from 50 to
It has now been found that it can be made from a vehicle containing an alkyl polysilicate, zinc chloride and an organic solvent that has been hydrolyzed to a level of 65%. The vehicle is mixed with the metal serving as the cathode, and optionally filler, and then applied to a ferrous substrate to form a protective coating layer thereon. The alkyl polysilicate useful in the present invention is an alkyl polysilicate, preferably an ethyl polysilicate, specifically an ethyl polysilicate having about 40% available silica and containing an average of about 5 silicon atoms per molecule. It is a mixture. This can be made by controlled hydrolysis of tetraethylsilicate. The formula of ethyl polysilicate can be shown as follows. [Additional information on making the partial hydrolysis products of the monomeric organosilicon compounds described above is provided by HD Hogan and CA Setterstrom in Industrial and Engineering Chemistry Vol. 39, No. 11 (1947), p. 1364. It will be found in the paper entitled "Ethyl Silicate". ] The vehicle composition of the present invention is prepared by combining the ethyl polysilicate with sufficient water and an acid catalyst at about 80°C.
ethyl polysilicate in the presence of an organic solvent with a boiling point ranging from 50 to 65
It is made by hydrolysis to the level of %. It has been found that the level of hydrolysis is of critical importance in providing single package coating compositions with the desired hardness, "shelf life" and "pot life". If the hydrolysis level of the alkyl polysilicate is less than about 50%, the resulting coating layer has a pencil hardness of less than 4B after 1 hour and a pencil hardness of approximately F after 24 hours. When the hydrolysis level of the alkyl polysilicate exceeds about 65%, the pencil hardness of the resulting coating is approximately 3B after 1 hour and approximately 6H after 24 hours, but the "pot" of the coating composition is・Life' is only 2 days, and its ``Sielf life'' is only about 10 days. The term "hydrolysis level" or "degree of hydrolysis" refers to 50
Refers to the amount of water required to hydrolyze up to 65%. That is, when an alkyl polysilicate is used, the amount of water required to achieve a 50 to 65% hydrolysis level ranges from 0.08 to 0.21 moles of water per mole of alkoxy groups on the alkyl polysilicate. be. It is preferred, but not essential, to use a solvent in preparing the vehicle compositions of the present invention. Examples of preferred solvents are relatively high boiling ethers such as monoalkylene glycol monoalkyl ethers, dialkylene glycol monoalkyl ethers, dialkylene glycol dialkyl ethers and monoalkylene glycol dialkyl ethers. Other solvents that can be used are ketones such as acetone; alcohols such as ethanol, isopropanol, butanol, hexanol, diacetone alcohol; glycols such as ethylene glycol and polyalkylene glycols; hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, benzene, toluene, xylene. , chlorinated hydrocarbon solvents and mixtures thereof. Drying time, viscosity, etc. can be adjusted by proper selection of the solvent or solvent mixture. The ratio of solvent to alkyl polysilicate varies widely depending on the properties desired for the final binder. Thus, the ratio is from about 0.5:1 to
It can take any value within the range up to 10:1. The amount of acid required to hydrolyze the alkyl polysilicate is not critical, but from about 1.0 to about
PH of 6.5, and more preferably about 1.4 to 5.5
Preferably, sufficient acid is present to produce .
Inorganic acids suitable for use are hydrochloric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid, which acids may be used alone or in combination. Then also monobasic and dibasic organic acids, and metal chlorides, metal nitrates, metal sulphates and metal salts of carboxylic acids, where the metal is selected from the first and third groups of the periodic table, are used. It's fine. Examples of suitable organic acids are acetic acid, butyric acid, caproic acid, capric acid, palmitic acid, oleic acid, oxalic acid, fumaric acid, crotonic acid, acrylic acid, maleic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid. , suberic acid and sebacic acid. Other organic acids which may be used include benzoic acid, toluenesulfonic acid, alkylphosphoric acids in which the alkyl group contains 1 to 4 carbon atoms and halogenated carboxylic acids. Techniques for making vehicle compositions are known in the art. However, it is preferred that sufficient water, preferably acidified water, be added after the polysilicate has been dissolved in the organic solvent so as to obtain a hydrolysis range of 50 to 65%. The hydrolysis temperature is not critical and ranges from about 25° to about 80°C, more preferably 30°C.
It is sufficient that the temperature is within the range from ゜ to about 50℃. The vehicle composition incorporates zinc chloride into the hydrolyzate in an amount of about 3 to 5.5% by weight, more preferably about 3.5 to 5% by weight, based on the total weight of the hydrolyzate (hydrolyzed silicate ester and organic solvent). prepared by adding The coating composition is prepared by combining the vehicle composition described above with finely divided particulate solids, such as metals serving as cathodes, such as zinc dust, and if desired, fillers, in the presence of an inert atmosphere for at least 0.5 hours. made by stirring. This coating composition is applied onto a metal substrate to provide galvanization protection thereto. Other cathodically active metals that may be used are aluminum and magnesium. Fillers or extenders that can be used in these coating compositions are, for example, metal oxides such as lead oxide, iron oxide, alumina, titanium dioxide, iron monophosphide, and the like. Instead of pure metal powders, it is often desirable to use mixtures of metal powders with suitable fillers, such as calcium and magnesium metasilicates or minerals containing them. Other fillers, especially fibrous mineral fillers such as asbestos, silica, refined clay, fibrous talc, fibrous calcium metasilicate, plaster, etc., are also used in these coating compositions together with metal powders, such as zinc dust. May be mixed. Additional materials that may be included within the coating composition are pigments such as zinc chromate, cadmium sulfide and most of the lithopones. The ratio of vehicle to particulate solid is largely a matter of customer preference or the specification to be followed. Generally, the particulate solids of the vehicle (i.e. cathodically active metals and fillers)
The ratio by weight is in the range of 70:30 to 10:90. However, if fillers such as the calcium and magnesium metasilicates listed above are not incorporated into the composition, the ratio of vehicle to cathodically active metal will be from about 10:90 to about 50:50 on a weight basis. It is preferable that it is up to. Generally, these coatings can be cured within about 1 to 24 hours at ambient temperature. However, if desired, the coating can be heated to temperatures from about 40°C to as high as 500°C.
It may be thermally cured within a temperature range of up to 100 ml. Clearly, at these elevated temperatures the curing time will be substantially reduced. A preferred coating composition according to the invention is about 80〓
(26.7°C) to about 150°C (65.0°C) (tag open cup method) and a pot life that meets the requirements of virtually any field of use. It is often desirable to add additional organic solvents to these coating compositions to form thin film-like coating layers on metal substrates. These diluted compositions are called "shop primers".
It is particularly suitable as a primer. In other words,
They are particularly suitable for use as pre-construction primer materials to protect the steel sheets prior to their incorporation into structures, such as ships.
The finished structure is then coated with the thick coating composition of the present invention. These coating compositions may be applied to a cleaned metal substrate by painting, spraying, or other conventional techniques known in the art. They exhibit excellent adhesion when used, and in some cases can be successfully applied to clean steel surfaces, omitting sandblasting. Good adhesion to wet galvanized surfaces was achieved. These coating compositions do not freeze and are not adversely affected by exposure to bright sunlight at tropical temperatures. They exhibit very good resistance to salt spray, fuels and organic solvents. These coating compositions can be easily pigmented, thereby obviating the use of an overcoat. The coating compositions of the present invention have completely unique properties, i.e. they can be formulated into a single packaging system, can be stored for at least 6 months without gel formation, and yet without gas formation. The present invention will be further illustrated by the following specific examples. "Parts" always mean "parts by weight" unless otherwise specified. Example 1 (a) 1000 parts of ethyl silicate "40", 1177 parts of ethylene glycol monoethyl ether and 3 parts of zinc chloride are added to a reactor with stirring deionized water.
22.5 parts were gradually added, then the reaction mixture was reduced to approx.
The hydrolyzate is prepared by stirring for about 2 hours at a temperature up to 60°C. In the present invention, "ethyl silicate "40"" refers to a mixture of ethyl polysilicate having about 40% effective silica. About 40 parts of zinc chloride was added to about 1000 parts of the hydrolyzate thus prepared, and the mixture was heated at 45°C under stirring.
A vehicle composition is formed by heating at . (b) 241 parts of the vehicle composition prepared above was then mixed with 21 parts of Celite 499, 3 parts of Bentone 27 and granules while stirring in an inert atmosphere for 0.5 hour. A coating composition is made by mixing with 735 parts of zinc dust 2 to 7 microns in diameter and applied onto a lightly sandblasted steel substrate. After drying at 77°C (25°C) at 50% relative humidity, the coatings are tested after 1 hour and again after 24 hours according to standard hardness test methods. In this exam,
Scale 6B, 4B, 3B, F, H, 2H, 3H, 4H, 5H
Pencil leads with various hardnesses are used. These values indicate a sequential increase in hardness. The pencil lead is held at a 45° angle to the zinc coating layer placed on the steel plate, and then moderate force is applied until the coating layer is removed. Properties such as hardness,
"Life" and "Pot Life" are shown in the table below. "Shelf life" and "pot life" were measured at a temperature of 25°C. Example 2 (a) Procedure as described in Example 1(a) except that 48 parts of water are added to a reactor containing 1115 parts of ethylene glycol monoethyl ether, 1000 parts of ethyl silicate "40" and 3 parts of zinc chloride. Repeat. About 40 parts of zinc chloride is added to about 1000 parts of the hydrolyzate thus formed and the mixture is heated at 45°C for 2 hours to form a vehicle composition. (b) Example 2(a) instead of the vehicle prepared in Example 1(a).
A coating composition is made according to Example 1(b), except using the vehicle composition prepared in Example 1(b). The composition was applied onto a steel plate and the hardness values were measured after drying for 1 hour at a temperature of 77°C (25°C) and 50% relative humidity, and after 24 hours of drying under the same conditions. Measure. The properties are specified in the table below. Example 3 (a) The procedure described in Example 1(a) is followed except that 60 parts of water are added to a reactor containing 1140 parts of ethylene glycol monoethyl ether, 1000 parts of ethyl silicate "40" and 3 parts of zinc chloride. Repeat. A vehicle composition is made by adding about 40 parts of zinc chloride to about 1000 parts of the hydrolyzate made as described above. (b) Example 3(a) instead of the vehicle prepared in Example 1(b).
Other than using a vehicle composition prepared in
A coating composition is made according to Example 1(b). This composition was applied on a steel plate and heated to a temperature of 77〓 (25℃).
The hardness value is measured after one hour of drying at 50% relative humidity, and after 24 hours of continued drying under the same conditions. Properties are shown in the table below. Example 4 (a) The procedure described in Example 1(a) is followed except that 72 parts of water are added to a reactor containing 1128 parts of ethylene glycol monoethyl ether, 1000 parts of ethyl silicate "40" and 3 parts of zinc chloride. Repeat. The resulting hydrolyzate is then added to Hydrolyzate 1000
40 parts per part zinc chloride to form a vehicle composition. (b) Make a coating composition according to Example 1(b), except that the vehicle composition made in Example 4(a) is used in place of the vehicle in Example 1(a). The coating composition was applied to a steel plate, dried for 1 hour at a temperature of 77°C (25°C) and 50% relative humidity, and then the hardness values were measured, and the hardness values were determined after 24 hours of further drying under the same conditions. Measure. The properties of the composition are shown in the table below. Example 5 (a) The procedure described in Example 1(a) is followed except that 96 parts of water are added to a reactor containing 1096 parts of ethylene glycol monoethyl ether, 1000 parts of ethyl silicate "40" and 3 parts of zinc chloride. Repeat. The resulting hydrolyzate is then added to Hydrolyzate 1000
40 parts per part zinc chloride to form a vehicle composition. (b) A coating composition is made according to Example 1(b), except that the vehicle composition made in Example 5(a) is used in place of the vehicle in Example 1(a). This composition is applied to a steel plate and the hardness values are measured after drying for 1 hour and after drying for 24 hours at a temperature of 77°C (25°C) and a relative humidity of 50%. The properties of the composition are shown in the table below. Example 6 (a) For comparison purposes, 1000 parts of ethyl silicate “40” was mixed with 1200 parts of ethylene glycol monoethyl ether.
Example 1(a) but mixed with 1 part and 3 parts of zinc chloride
Make the composition according to the procedure described in . The composition is then mixed with zinc chloride at a ratio of 40 parts zinc chloride per 1000 parts of the composition to form a vehicle. (b) A coating composition is made according to Example 1(a), except that the vehicle composition of Example 6(a) is substituted for the vehicle of Example 1(a). Apply this to the steel plate, 77〓
(25° C.) and 50% relative humidity, and the hardness values are determined after 1 and 24 hours. The properties of the composition are shown in the table below. Example 7 (a) For comparison purposes, a vehicle composition is made according to the procedure described in Example 1(a) but omitting the use of 40 parts of zinc chloride. (b) A coating composition is made according to Example 1(b), except that the vehicle composition made in Example 7(a) is used in place of the vehicle in Example 1(a). This is applied to a steel substrate and the properties of the composition are then determined according to Example 1(b).
The results are shown in the table below. Example 8 (a) For comparison purposes, 20 parts of zinc chloride are mixed with a hydrolyzate made according to the procedure described in Example 1(a). (b) The resulting vehicle composition is then mixed with zinc dust according to Example 1(b), except that the vehicle composition made in Example 8 is used in place of the vehicle in Example 1(b). The composition thus produced is applied to a steel substrate. The properties of this composition are shown in the table below. Example 9 (a) 1000 parts of ethyl silicate "40" is hydrolyzed by mixing with 1220 parts of ethylene glycol monoethyl ether, 44 parts of water and 3 parts of zinc chloride according to the procedure described in Example 1(a). make things Approximately 1000 parts of the hydrolyzate thus produced contains 124 parts of zinc chloride.
45 parts and stirred the mixture for 2 hours.
℃ to form the vehicle composition. (b) by adding 735 parts of zinc powder with a particle size of 2 to 7 microns, 25 parts of "Celite 499" and 3 parts of "Bentone 27" to about 241 parts of the vehicle composition made in 9(a) above. to form a coating composition and then stir it in an inert atmosphere for 0.5 hour. The properties of the coating composition thus produced are shown in the table below. Example 10 (a) For comparison purposes, 1500 parts of tetraethyl orthosilicate were mixed with 655 parts of ethylene glycol monoethyl ether according to the procedure described in Example 1(a).
A hydrolyzate is made by mixing with 154 parts of water and 3 parts of zinc chloride. Add 40 parts of zinc chloride to about 1000 parts of this hydrolyzed composition and stir the mixture for 2 hours.
Make the vehicle composition by heating to 45°C for an hour. (b) A vehicle composition made in 10(a) above of about 241 parts of Celite 499, 3 parts of Bentone 27, and about 735 parts of zinc dust with a particle size of 2 to 7 microns.
The coating composition is made by adding 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of 100 ml of chlorine, each of which is 0.5 h, then stirred in an inert atmosphere for 0.5 h. The properties of the coating composition thus produced are shown in the table below.
【表】
前掲の表から、塩化亜鉛と50ないし65%のレベ
ルまで加水分解されたエチルポリシリケートとを
含有する被覆組成物は3ケ月を超える「シエルフ
ライフ」をもつが、これに反してエチルポリシリ
ケートが少なくとも70%のレベルまで加水分解さ
れている類似の被覆組成物はわずかに10日もしく
はそれ以下の「シエルフライフ」をもつに過ぎな
いことが看取される。その上、50%のレベルまで
加水分解されたエチルポリシリケートを含有する
被覆組成物から塩化亜鉛を抜くならば、1時間後
の硬度ならびに24時間後の硬度がともに受け入れ
られないものとなることを表が示している。さら
に、エチルポリシリケートの代りにテトラエチル
オルトシリケートを用いて同程度まで加水分解す
るならば、1時間後の被覆層の硬度値は不満足な
ものとなり、そして24時間後の硬度は本発明の被
覆層のそれより劣ることが看取される。Table: From the table above, it can be seen that coating compositions containing zinc chloride and ethyl polysilicate hydrolyzed to a level of 50 to 65% have a "shelf life" of more than 3 months, whereas It is observed that similar coating compositions in which the ethyl polysilicate is hydrolyzed to a level of at least 70% have a "shelf life" of only 10 days or less. Moreover, if zinc chloride is removed from a coating composition containing ethyl polysilicate hydrolyzed to a level of 50%, both the 1-hour hardness as well as the 24-hour hardness will be unacceptable. The table shows. Furthermore, if tetraethyl orthosilicate is used instead of ethyl polysilicate and hydrolyzed to the same extent, the hardness value of the coating layer after 1 hour will be unsatisfactory, and the hardness value after 24 hours will be lower than that of the coating layer of the present invention. It can be seen that it is inferior to that of .
Claims (1)
つ加水分解されたアルキルポリシリケートと、有
機溶媒と、水解物全量に基いて3ないし5.5重量
%の塩化亜鉛とからなり、前記水解物はSiO2約
40%を含むアルキルポリシリケートを、有機溶媒
と、アルキルポリシリケート上に存在するアルコ
キシ基1モルにつき約0.08ないし約0.21モルの量
の水との存在下でPH約1.0ないし6.5において加水
分解することによつて得られるところの被覆用組
成物。 2 前記アルキルポリシリケートがエチルシリケ
ート“40”である特許請求の範囲第1項記載の被
覆用組成物。[Claims] 1. Zinc dust, a hydrolyzed alkyl polysilicate with a hydrolysis level of 50 to 65%, an organic solvent, and 3 to 5.5% by weight of zinc chloride based on the total amount of hydrolyzate. The hydrolyzate is approximately SiO 2
40% of the alkyl polysilicate in the presence of an organic solvent and an amount of water from about 0.08 to about 0.21 mole per mole of alkoxy groups present on the alkyl polysilicate at a pH of about 1.0 to 6.5. A coating composition obtained by. 2. The coating composition according to claim 1, wherein the alkyl polysilicate is ethyl silicate "40".
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3432477A JPS53120743A (en) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Vehicle for preparing oneepackage type coating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3432477A JPS53120743A (en) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Vehicle for preparing oneepackage type coating composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53120743A JPS53120743A (en) | 1978-10-21 |
| JPS6128704B2 true JPS6128704B2 (en) | 1986-07-02 |
Family
ID=12410963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3432477A Granted JPS53120743A (en) | 1977-03-28 | 1977-03-28 | Vehicle for preparing oneepackage type coating composition |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53120743A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930867A (en) * | 1982-08-12 | 1984-02-18 | Sankin Tokushu Toryo Kk | Polyalkyl silicate composition for coatings |
| JP2010111787A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Ube Nitto Kasei Co Ltd | Coating agent and hard coat member using the same |
-
1977
- 1977-03-28 JP JP3432477A patent/JPS53120743A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53120743A (en) | 1978-10-21 |
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