JPS6248773A - 耐熱性塗料 - Google Patents

耐熱性塗料

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JPS6248773A
JPS6248773A JP18659185A JP18659185A JPS6248773A JP S6248773 A JPS6248773 A JP S6248773A JP 18659185 A JP18659185 A JP 18659185A JP 18659185 A JP18659185 A JP 18659185A JP S6248773 A JPS6248773 A JP S6248773A
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JP
Japan
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heat
bonding
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polymetallocarbosilane
resistant paint
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Yoshio Nishihara
義夫 西原
Satoshi Kodera
小寺 智
Noriyuki Isobe
磯部 典之
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Ube Industries Ltd
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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】 本発明は、ポリメタロカルボシランを含有する新規な耐
熱性塗料に関する。さらに詳しくは、ポリメタロカルボ
シラン及び充填剤を含有する新規な耐熱性塗料に関する
(従来技術) 金属・非金属基材の高温における腐食、劣化を防止する
耐熱性塗料としてポリオルガノシロキサンをビヒクルと
し、各種顔料を添加した塗料が知られている。このポリ
オルガノシロキサン系塗料は、従来から公知のポリエス
テル、ポリイミド等の有機高分子系塗料との比較では耐
熱性に優れているが、それでも400℃を越える高温の
空気雰囲気下では塗膜は基材から剥離する。
さらに産業の発展に伴い、例えば航空機部品、製鉄ある
いは金属の精練炉の炉体及び周辺部分など1000℃を
越える高温にさらされる金属あるいは非金属基材の酸化
、腐食を防止しうる塗装材料への要求が増加してきてい
る。
特公昭第59−12746号公報には、炭素とケイ素を
骨格成分とする少量の金属元素を含むポリカルボシラン
を金属材料に塗布した後非酸化性雰囲気中で800〜2
000℃に加熱焼成することにより、ポリカルボシラン
を炭化ケイ素化させる耐熱金属材料の製造方法が記載さ
れている。特開昭第55−84370号公報には、ポリ
カルボシランを含むセミ無機化合物にセラミックあるい
は金属粉末を添加した塗料用組成物を金属あるいは非金
属材料に塗布した後、非酸化性雰囲気下で400〜20
00℃に加熱、焼き付けを行って耐熱性塗膜を得る方法
が記載されている。
しかし、このポリカルボシランの1000℃(空気中)
における焼成残存率は約30%(重量換りであるため、
加熱焼き付は途中でのポリカルボシランの熱分解に伴い
、大きな体積収縮が発生する。
このため、焼き付は塗膜の基材への密着性は不充分なも
のとなる。空気中など酸化性雰囲気で加熱焼き付を行う
と、塗膜は殆ど基材から剥離する。
また生成した塗膜の耐熱性は空気中では約400℃であ
り、従来からあるポリオルがノシロキサン系塗料の耐熱
温度と比較しても天外な差はない。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、空気中での焼成残存率が高く、空気中でめ焼
成焼き付が可能であり、さらには空気中での耐熱温度が
高い耐熱性塗料の提供により、高温度条件下でも金属あ
るいは非金属基材の酸化、腐食を効果的に防止しようと
するものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、ポリメタロカルボシラン及び黒磯充填剤を有
機溶剤に溶解または分散させてなる耐熱性塗料である。
本発明で用いるポリメタロカルボシランは、下記(A)
のカルボシラン結合単位及び少な(とも1種の下記(B
)のメタロキサン結合単位とからなり、 (A):  +5i−CH2+− (但し、R5及びR2は同−又は異なってもよく相互に
独立に低級アルキル基、フェニール基又は水素原子を表
す) (B):  −+M−〇≠ (但し、MはTi、Zr、Cr及V M oからなる群
から選ばれた少なくとも1種の元素を示し、場合によっ
ては前記各元素の少なくとも1部分が側鎖基として低級
アルコキシ基又はフェノキシ基を少なくとも1個有する
) 前記(A)及び(B)各結合単位が主鎖骨格中でランダ
ムに結合した重合体、及V/又は前記(A)の結合単位
のケイ素原子の少なくとも1部が前記(B)の結合単位
の前記各元素と酸−素原子を介して結合し、これによっ
て前記(A)の結合単位の連鎖によりえられるポリカル
ボシラン部分が前記(B)の結・合単位によって架橋さ
れた重合体であり、前記(A>の結合単位の全数対前記
(B)の結合単位の全数の比率力弓:1から10:1の
範囲にあり数平均分子量が400〜50,000である
ことからなる有機金属重合体である。
前記するポリメタロカルボシランとはカルボシラン結合
単位及v1種又は2種以上のメタロキサン結合単位から
主としてなり、該カルボシラン及びメタロキサンの各結
合単位が主鎖骨格中でランダムに結合した重合体及び/
又は該カルボシラン結合単位のケイ素原子の少なくとも
1部が該メタロキサン結合単位の前記各元素と酸素原子
を介して結合し、これによってカルボシラン結合単位の
連鎖により得られるポリカルボシラン部分が該メタロキ
サン結合単位によって架橋された重合体である。
本発明で用いる無機充填材とは酸化物、ホウ酸塩、リン
酸塩、ケイ酸塩、ケイ化物、ホウ化物、窒化物及び炭化
物からなる群から選ばれた少なくとも一種であり、それ
らを例示すれば下記のようなものである。
ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシ
ウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、亜鉛、
ジルコニウム、モリブデン、カドミウム、スズ、アンチ
モン、バリウム、タングステン、鉛、ビスマスの酸化物
、炭化物、窒化物、ケイ化物、ホウ化物、リチウム、ナ
トリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛
のホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩などを含む。
これらは単独で使用しても良く、又は必要により混合し
て使用してもよい。
前記するポリメタロカルボシランと無機充填材とからな
る塗料を、金属、非金属基材に塗布した後、酸化性ある
いは非酸化性雰囲気中で200〜2000℃の加熱、焼
付を行って得られる塗膜が、前記ポリカルボシランから
なる塗膜よりも下地の金属、非金属基体への密着性が良
く、耐熱性も優れていることを見出し、本発明に到達し
た。
本発明で用いられるポリメタロカルボシランは、空気雰
囲気下で1000℃で10時間以上熱処理しでも加熱減
量は僅かに10〜15重景%に重量ない。このため、焼
付塗膜の重量減少による収縮、ヒビ割れは起こりにくく
、形成された焼付後の塗膜は緻密質なものとなる・ またポリメタロカルボシランは金属を含有するため、こ
れを特に金属基材表面に焼付けるとM11部子の金属炭
化物あるいは金属酸化物が塗膜と金属基材の間に強固な
結合を形成するため、1000°C以上でも剥離しない
m密な保護膜層を形成する。同様にセラミック、ガラス
表面上においても前記超微子がバインダとしての機能を
有し、強固に結合した塗膜を形成する。
更に、この′ポリメタロカルボシランに無機充填材を添
加すると、ポリメタロカルボシラン単独から形成される
塗膜よりも、より強固に基材に密着し、耐熱性をも向上
させ、可視性も有する塗膜が得られる。
このポリメタロカルボシラン100重量部に対して無機
充填材を10〜900重量部iま重量は50〜500重
量部添加する。無機充填材の添加8よr1凸飲用丁や東
1−完ノ斗條隋消皿ムttゆ軸子1密着性が劣り、また
900重量部をこえると塗膜の可撓性が低下する。
このポリメタロカルボシランと無機充填材とをベンゼン
、トルエン、キシレン等の適当な溶剤に溶解又は分散さ
せて塗料を得る。
この塗料を金属基材あるいはガラス、セラミック、耐火
レンが等の非金属基材にハケ塗り、ロールコータ、スプ
レィガン、浸漬等の方法で塗布した後、乾燥焼付けを行
なう。
塗布量は20〜100g/m2が一般に望ましい。
20g/m”ではピンホールが発生し防食性が低下する
。一方100g/l112以上では焼付時に塗膜の割れ
が発生し易いので好ましくない。
焼付温度は、150℃以上が好ましいが、塗装後非塗装
物が150℃以上の使用環境に置かれる場合には特に焼
付工程を設けなくとも良い。焼付温度が150℃以下で
は塗膜の強度が低く、硬度、耐衝撃性とも劣るので好ま
しくない。
こうして得られた焼付塗膜は耐熱性に優れ、同時に良好
な耐食性、耐衝撃性お上び可撓性を示している。
次に実施例について説明する。なお、参考例及び実施例
において、%及び部は特に断りのない限り重量%及び重
量部を表示する。
(参考例 1) 51の三ロフラスコに無水キシレン2.52とナトリウ
ム400gとを入れ、窒素ガス気流下でキシレンの沸点
まで加熱し、ジメチルノクロロシラン11を1時間で滴
下した。滴下終了後、10時間加熱還流し沈澱物を生成
させた。この沈澱を濾過し、まずメタノールで洗浄した
後、水で洗浄して、白色粉末のポリジメチルシラン42
0.を得た。
上記のポリジメチルシラン400gを、〃ス導入管、攪
拌機、冷却器および留出管を備えた3!の三ロフラスコ
に仕込み、攪拌しながら窒素気流下(50ml / f
f1in)で、420℃で加熱処理することによって留
出受器に3501rの無色透明な少し粘性のある液体を
得た。この液体の数平均分子量は蒸気圧浸透法(V P
 O法)により測定したところ470であった。
またこの物質の遠赤外吸収の測定により主として+S 
i −CH2+結合単位および+5i−8i+−結合単
位からなり、ケイ素の側鎖に水素原子およびメチル基を
有する有機ケイ素ポリマーであることを確認した。
(参考例 2) 次にこの有機ケイ素ポリマー40.とチタンテトライソ
プロポキシド20gとを秤取し、この混合物にキシレン
400mj!を加えて均一相からなる混合溶液とし、窒
素ガス雰囲気下で、130℃で1時間攪拌しながら還流
反応を行なった。還流反応終了後、さらに温度を上昇さ
せて溶媒のキシレンを留出させたのち、300℃で10
時間重合を行ないシリコンとチタンを含有する有機金属
架橋重合体を得た。この重合体の数平均分子量はVPO
法により測定したところ1165であった。
ゲルパーミエーシタンクロマトグラフ、赤外吸収スペク
トルからここで得られたポリマーは、有機ケイ素ポリマ
ー中の5i−H結合が一部消失し、この部分のケイ素原
子が、チタンテトライソプロポキシドのチタン原子と酸
素原子を介して結合し、これによって一部は有機ケイ素
ポリマーの側鎖に0−Ti(QC−H7)*基を有し、
また一部は有機ケイ素ポリマーが+Ti−0←結合で架
橋したポリチタノカルボシランであり、このポリマー中
のSi  H結合部分での反応率および/又は架橋率は
、44.5%であった。このポリマーの有機ケイ素ポリ
マ一部分の +Si  CH2←結合単位→5i−8i
←結合単位の全数対−〇 −T 1(OC,H,)、お
よび−Ti  O−結合単位の全数の比率は約6:1で
あることを確認した。
上記反応生成物をキシレンに溶解させて固形分が50%
の溶液とした。
(参考例 3) 参考例2における出発物質の1つであるチタンテトライ
ソプロポキシドの代わりに、ツルコこワムテトラインプ
ロボキシド、クロミウムトリメトキシドまたはモリブデ
ントリ7エ/キシドをそれJP ?  Ua 1.s 
i ゼ II  U  ll−w  ノ a  ll−
J/  F −4’7   4F  II  h  +
|+ モカルポシランまたはポリノルコノカルボシランを得た
。反応条件、操作法はfj#例2と実質的に同一である
〔実施例 1〕 参考例2のポリチタノカルボシランのキシレン50wt
%溶8150部及びタルク50部を混合して耐熱塗料を
得た。この塗料を11厚のステンレス鋼板(SUS30
4)にバーコータな用いて約50μ厚に塗布した後20
0℃で1時間オーブン中で焼付けた。
この焼付塗装鋼板を1000°Cのオープン中にて10
時間加熱した後、オーブンから取り出して空気中で徐冷
した6塗膜のはがれ、われ等は、発生せず金属基体に良
好な密着性を示した。
〔実施例 2〕 参考例3のポリノルコノカルボシランのキシレン50重
量%溶液40部及1三酸化タングステン60部を混合し
1(熱塗料を得た。
この塗料に0.5111m厚のチタン仮を浸漬、塗付し
た後、200℃のオーブン中に1時装置いて焼付けた。
この焼付塗装チタン板についてヒートサイクルテスト(
常温1時間−1000°Cオーブン中1時間)を3回行
ったが塗膜のわれ、はがれ等は発生しなかった。
〔実施例 3〕 参考例3のポリジルコアカルボシランのキシシン50重
景%溶液60部及び酸化アルミニウム40部を混合して
耐熱塗料を得た。この塗料を1mm厚のステンレス鋼板
(SUS304)に刷毛塗り塗布した後250℃1時間
オーブン中で焼付けた。
この焼付塗装鋼板を1000℃オープン中にて10時間
加熱した後空気中で徐冷し、次いでこの塗装鋼板を2O
Rの曲率半径で曲げたが、塗膜の剥離は起こらなかった
〔実施例 4〕 参考例3のポリクロモカルボシランのキシレン50%溶
液の30部、及びタルク70部を混合し、耐熱塗料を得
た。
この塗料を11厚のステンレス鋼板(SUS304)に
バーコータを用いて約30μ厚に塗布した後、200℃
で1時間オーブン中で焼付けた。
この焼付塗装鋼板を1000℃のオープン中にて10時
間加熱した。ついでオープンから取出して空気中で徐冷
したが塗膜の剥離はみられなかった。
〔比較例 1〕 参考例2のポリチタノのキシレン50重量%キシレン溶
液をバーコータにより11I11厚のステンレス鋼板(
SUS304)に約50μ厚に塗布した後、200℃で
1時間オーブン中で焼付けた。
この焼付塗装鋼板を1000℃のオーブン中にて10時
間加熱した後、オープンから取出して空気中で徐冷する
と、この冷却過程で塗膜の剥離が発生した。
〔比較例 2〕 参考例3のポリジルコアカルボシランの50重量%キシ
レン溶液:5部と二酸化ケイ素:95部とを混合して塗
料を得た。この塗料に0.5IIIIの厚のチタン板を
浸漬、塗布した後200℃で1時間オーブン中で焼付け
た。
この焼付塗装鋼板を1000℃のオーブン中にて10時
間加熱した後、オープンから取出して空気中で徐冷した
。次いでこの塗装鋼上を2ORの曲率半径で曲げると、
塗膜は基材から剥離した。
外1名

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ポリメタロカルボシラン及び無機充填剤を有機溶
    剤に分散又は溶解させてなることを特徴とする耐熱性塗
    料。
  2. (2)ポリメタロカルボシランが下記(A)のカルボシ
    ラン結合単位及び少なくとも1種の下記(B)のメタロ
    キサン結合単位とからなり、 (A):▲数式、化学式、表等があります▼ (但し、R_1及びR_2は同一又は異なってもよく相
    互に独立に低級アルキル基、フェニール基又は水素原子
    を表す) (B):−(M−O)− (但し、MはTi、Zr、Cr及びMoからなる群から
    選ばれた少なくとも1種の元素を示し、場合によっては
    前記各元素の少なくとも1部分が側鎖基として低級アル
    コキシ基又はフェノキシ基を少なくとも1個有する) 前記(A)及び(B)各結合単位が主鎖骨格中でランダ
    ムに結合した重合体、及び/又は前記(A)の結合単位
    のケイ素原子の少なくとも1部が前記(B)の結合単位
    の前記各元素と酸素原子を介して結合し、これによって
    前記(A)の結合単位の連鎖によりえられるポリカルボ
    シラン部分が前記(B)の結合単位によって架橋された
    重合体であり、 前記(A)の結合単位の全数対前記(B)の結合単位の
    全数の比率が1:1から10:1の範囲にあり数平均分
    子量が400〜50,000であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の耐熱性塗料。
  3. (3)無機充填材が酸化物、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ
    酸塩、ケイ化物、ホウ化物、窒化物及び炭化物からなる
    群から選ばれた少なくとも一種である特許請求の範囲第
    1項記載の耐熱性塗料。
  4. (4)前記ポリメタロカルボシラン100重量部に対し
    て、前記無機充填剤が10〜900重量部であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の耐熱性塗料。
JP18659185A 1985-08-27 1985-08-27 耐熱性塗料 Granted JPS6248773A (ja)

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