JP2008006420A - Method for coating cement-based decorative board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、家屋の外装材などとして用いられるセメント系化粧板の塗装方法に関するものである。 The present invention relates to a method for coating a cement-type decorative board used as an exterior material of a house.
外壁材などとして使用されるセメント系板1の表面には、その化粧のために着色塗装が施されている。この着色塗装は通常、顔料等を配合した有機塗料を塗装して有機塗膜2を形成することによって行なわれるが、この有機塗膜2は有機系であるために、紫外線の作用で劣化し、色褪せが発生し易い。
The surface of the
そこで図1に示すように、この化粧用の有機塗膜2を保護するためにクリヤーの上塗りとして、シリコーン系の無機塗料を塗装して無機塗膜3を形成することが行なわれている。この無機塗膜3は無機系であるため、紫外線に対して劣化が小さく、また紫外線を透過させ難いため、有機塗膜2を紫外線から保護することができるものである。特に、紫外線吸収剤を配合して無機塗膜3を紫外線カット性にすることによって、有機塗膜2をより有効に保護することができる(例えば特許文献1参照)。
Therefore, as shown in FIG. 1, in order to protect the
また最近、光触媒を含有するシリコーン系の無機塗料をこのクリヤーの無機塗膜3の上に塗装して光触媒含有無機塗膜4を形成することが行なわれている。光触媒は紫外線の照射で活性化し、表面に付着した汚れを分解することができるものであり、しかも表面を親水性にするために分解した汚れを雨水などで洗い流すことができ、セルフクリーニング効果を得ることができるものである(例えば特許文献2等参照)。
Recently, a photocatalyst-containing
そして上記のようにセメント系板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有無機塗膜4を塗装するにあたっては、まず必要に応じて、予熱乾燥・シーラー塗料の塗布・シーラー塗料の乾燥をおこなってシーラーを施した後、セメント系板1を有機塗装前予熱機に通して予熱し、次に有機塗料塗装機に通して有機塗料を塗布した後、有機塗料乾燥機に通して乾燥することによって、有機塗膜2を形成する。次に、セメント系板1を無機塗装前予熱機に通して予熱し、次に無機塗料塗装機に通して無機塗料を塗布した後、無機塗料乾燥機に通して乾燥することによって、無機塗膜3を形成する。そして次に、セメント系板1を光触媒含有無機塗装前予熱機に通して予熱し、次に光触媒含有無機塗料塗装機に通して光触媒含有無機塗料を塗布した後、光触媒含有無機塗料乾燥機に通して乾燥することによって、光触媒含有無機塗膜4を形成する。このような各工程を経て、有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有無機塗膜4を形成することができるものである。
上記のように化粧のための有機塗膜2の上にクリヤーの無機塗膜3を形成し、さらにその上に光触媒含有無機塗膜4を形成するにあたって、無機塗料を塗布した後に無機塗料乾燥機に通して乾燥する際の焼き付けエネルギーが不十分であると、この無機塗膜3を通して光触媒含有無機塗膜4の光触媒が有機塗膜2に作用し、有機塗膜2が劣化するおそれがあると共に、無機塗膜3の上に形成される光触媒含有無機塗膜4による光触媒機能が十分に発揮されないという問題があった。
In forming the clear
また、クリヤーの無機塗膜3の上に光触媒含有無機塗膜4をさらに形成する場合、有機塗料を乾燥するための乾燥機と、無機塗料を乾燥するための乾燥機の他に、さらに光触媒含有無機塗料を乾燥するための乾燥機を設備する必要があり、この乾燥機を設置するスペースや設備コストが増大するという問題もあった。
Further, when the photocatalyst-containing
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、有機塗膜の劣化を防ぐと共に光触媒含有無機塗膜による光触媒機能を十分に発揮させることができ、しかも光触媒含有無機塗料を乾燥するための乾燥機を不要にすることが可能になるセメント系化粧板の塗装方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of preventing the deterioration of an organic coating film and sufficiently exhibiting the photocatalytic function of the photocatalyst-containing inorganic coating film, and for drying the photocatalyst-containing inorganic paint. It is an object of the present invention to provide a method for painting a cement-type decorative board that makes it possible to dispense with a dryer.
本発明の請求項1に係るセメント系化粧板の塗装方法は、セメント系板の表面に、有機塗料、無機塗料、光触媒含有無機塗料をこの順に塗装するようにしたセメント系化粧板の塗装方法において、無機塗料を塗布した後、板温が60〜120℃の温度条件で且つ、温度と時間の積である焼付けエネルギーが5000℃・sec以上となる時間条件で乾燥し、この後、板温が80℃以上のセメント系板に光触媒含有無機塗料を塗布することを特徴とするものである。
The method for applying a cement-type decorative board according to
無機塗料を塗布した後、上記の温度条件と時間条件で乾燥することによって、乾燥・硬化が十分な無機塗膜を形成することができ、無機塗膜を通して光触媒含有無機塗膜の光触媒が有機塗膜に作用することを防いで有機塗膜が劣化することを防止できると共に、無機塗膜の上に形成される光触媒含有無機塗膜による光触媒機能を十分に発揮させることができるものである。また板温が80℃以上のセメント系板に光触媒含有無機塗料を塗布することによって、セメント系板が持つ熱量で光触媒含有無機塗料を乾燥することができ、光触媒含有無機塗料を乾燥するための乾燥機を不要にすることが可能になるものである。 After applying the inorganic coating, drying under the above temperature conditions and time conditions can form an inorganic coating that is sufficiently dried and cured, and the photocatalyst of the photocatalyst-containing inorganic coating passes through the inorganic coating. It can prevent the organic coating film from deteriorating by acting on the film, and can fully exhibit the photocatalytic function of the photocatalyst-containing inorganic coating film formed on the inorganic coating film. Moreover, by applying the photocatalyst-containing inorganic paint to a cement-based board having a plate temperature of 80 ° C. or higher, the photocatalyst-containing inorganic paint can be dried by the amount of heat of the cement-based board, and drying for drying the photocatalyst-containing inorganic paint. It becomes possible to eliminate the machine.
また請求項2の発明は、請求項1において、光触媒含有無機塗料中の光触媒の含有量は、無機塗料の乾燥固形分に対して0.5〜4重量%であることを特徴とするものである。
The invention of
光触媒の含有量をこの範囲に設定することによって、塗膜を白濁させることなく、光触媒機能を十分に得ることができるものである。 By setting the content of the photocatalyst within this range, the photocatalytic function can be sufficiently obtained without causing the coating film to become cloudy.
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、光触媒含有無機塗料の塗布量は、乾燥重量で、0.4〜1.2g/m2であることを特徴とするものである。
The invention of
光触媒含有無機塗料の塗布量をこの範囲に設定することによって、塗膜を白濁させることなく、光触媒機能を十分に得ることができるものである。 By setting the coating amount of the photocatalyst-containing inorganic coating within this range, the photocatalytic function can be sufficiently obtained without causing the coating film to become cloudy.
また請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかにおいて、無機塗料と、光触媒含有無機塗料は、それぞれシリコーン系無機塗料であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the inorganic paint and the photocatalyst-containing inorganic paint are each a silicone-based inorganic paint.
本発明によれば、無機塗料を塗布した後、板温が60〜120℃の温度条件で且つ、温度と時間の積が5000℃・sec以上となる時間条件で乾燥することによって、乾燥・硬化が十分な無機塗膜を形成することができ、無機塗膜を通して光触媒含有無機塗膜の光触媒が有機塗膜に作用することを防いで有機塗膜が劣化することを防止できると共に、無機塗膜の上に形成される光触媒含有無機塗膜による光触媒機能を十分に発揮させることができるものであり、また板温が80℃以上のセメント系板に光触媒含有無機塗料を塗布することによって、セメント系板が持つ熱量で光触媒含有無機塗料を乾燥することができ、光触媒含有無機塗料を乾燥するための乾燥機を不要にすることが可能になるものである。 According to the present invention, after applying the inorganic paint, drying / curing is performed by drying under a temperature condition of a plate temperature of 60 to 120 ° C. and a time condition in which the product of temperature and time is 5000 ° C. · sec or more. It is possible to form a sufficient inorganic coating film, prevent the photocatalyst of the inorganic film containing a photocatalyst from acting on the organic coating film through the inorganic coating film, and prevent the organic coating film from deteriorating. The photocatalyst function by the photocatalyst-containing inorganic coating film formed on the surface can be sufficiently exerted, and by applying the photocatalyst-containing inorganic paint to a cement-based board having a plate temperature of 80 ° C. or higher, The photocatalyst-containing inorganic paint can be dried by the amount of heat of the plate, and a dryer for drying the photocatalyst-containing inorganic paint can be eliminated.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
セメント系板1としては、水硬性膠着材に無機充填剤、繊維質材料等を配合し、成形した後に養生硬化して作製したものを用いることができる。水硬性膠着材としては、特に限定されるものではないが、例えばポルトランドセメント、高炉セメント、高炉スラグ、ケイ酸カルシウム、石膏等から選ばれたものの一種あるいは複数種を用いることができる。また無機充填剤としてはフライアッシュ、ミクロシリカ、珪砂等を、繊維質材料としてはパルプ、合成繊維、アスベスト等の無機繊維や、スチールファイバー等の金属繊維を、それぞれ単独であるいは複数種併せて用いることができる。成形は押出成形や注型成形、抄造成形、プレス成形等の方法により行なうことができ、成形の後、必要に応じてオートクレーブ養生、蒸気養生、常温養生を行なって、セメント系板1を作製することができる。このセメント系板1の厚みは特に制限されるものではないが、12〜35mmの板厚が一般的である。
As the cement-based
そしてこのセメント系板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有無機塗膜4を形成することによって、図1のような、建物の外装材などとして使用されるセメント系化粧板を得ることができるものである。セメント系板1の表面を有機塗膜2で着色すると共に無機塗膜3と光触媒含有無機塗膜4を透明に形成することによって、有機塗膜2で化粧を行ない、有機塗膜2が紫外線で劣化することを無機塗膜3で防ぐと共に、最外層の光触媒含有無機塗膜4に含有される光触媒によって防汚性を付与することができるものである。
Then, by forming an
本発明において、有機塗膜2を形成する有機塗料としては、特に限定されるものではないが、アクリルエマルジョンやアクリルシリコーンエマルジョンを主剤とするものを用いるのが好ましい。有機塗膜2をこのようにアクリルエマルジョンやアクリルシリコーンエマルジョンで形成することによって、有機塗膜2とその上に形成される無機塗膜3との間の密着性を高く得ることができるものである。
In the present invention, the organic coating material for forming the
アクリルエマルジョンとしては、例えば、特開2004−195934号公報に開示されているコアシェル型アクリルエマルジョンを用いることができる。すなわち、コアシェル型のアクリルエマルジョンとは、核粒子としてのシードエマルジョンの存在下に、アクリルアミドを主成分とする単量体成分を共重合させて得られる共重合体エマルジョンである。 As the acrylic emulsion, for example, a core-shell type acrylic emulsion disclosed in JP-A No. 2004-195934 can be used. That is, the core-shell type acrylic emulsion is a copolymer emulsion obtained by copolymerizing a monomer component mainly composed of acrylamide in the presence of a seed emulsion as a core particle.
シードエマルジョンとしては、たとえばアクリルエステル系、スチレン/アクリル酸エステル系、アクリロニトリル系、スチレン−ブタジエン系、アクリロニトリル−ブタジエン系、アクリル酸エステル−ブタジエン系、塩化ビニル系、酢酸ビニル系等の一般的な高分子エマルジョンを用いることができ、それら単独であるいは二種類以上併用して使用することもできる。 Seed emulsions such as acrylic ester, styrene / acrylate ester, acrylonitrile, styrene-butadiene, acrylonitrile-butadiene, acrylate-butadiene, vinyl chloride, vinyl acetate, etc. Molecular emulsions can be used, and they can be used alone or in combination of two or more.
また、上記の単量体成分中には、必要に応じて、アクリルアミドと共重合可能な不飽和単量体が含有される。この不飽和単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−アミノエチル、アクリル酸2−(N−メチルアミノ)エチル、アクリル酸2−(N,N−ジメチルアミノ)エチル、アクリル酸グリシジル等のアクリル酸エステル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、アクリロニトリル等のニトリル基含有単量体類、アクリル酸、無水マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸類、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル単量体類、N−メチロールアクリルアミド等のN−置換不飽和カルボン酸アミド等が選択できる。特にこれらの内でも、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、メチロール基、グリシジル基等の官能基を有する不飽和単量体を用いることが好ましい。 Moreover, in said monomer component, the unsaturated monomer copolymerizable with acrylamide is contained as needed. As this unsaturated monomer, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-aminoethyl acrylate, acrylic acid 2- (N-methylamino) ethyl, 2- (N, N-dimethylamino) ethyl acrylate, acrylic esters such as glycidyl acrylate, vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate, and nitriles such as acrylonitrile Group-containing monomers, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, aromatic vinyl monomers such as styrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, N- N-substituted unsaturated carboxylic acid amides such as methylolacrylamide can be selected. That. Among these, it is preferable to use an unsaturated monomer having a functional group such as a carboxyl group, a hydroxyl group, an amino group, a methylol group, or a glycidyl group.
このコアシェル構造のアクリルエマルジョンは、上述の材料とともに重合開始剤および連鎖移動剤などを用いて公知の重合技術により製造される。このようなコアシェル型のアクリルエマルジョンは、これまでにも知られている各種のものがあり(たとえば特開2000−204285号公報を参照)、市販品を利用することもできる。 This core-shell structure acrylic emulsion is produced by a known polymerization technique using a polymerization initiator and a chain transfer agent together with the above-mentioned materials. Such core-shell type acrylic emulsions have various types known so far (see, for example, JP-A-2000-204285), and commercially available products can also be used.
このようなコアシェル型アクリルエマルジョンのうちのシェル部分の酸量が5〜15重量%の範囲のものを用いることが好ましい。シェル部分の酸量をこの範囲に設定することによって、有機塗膜と塗膜との層間密着強度を高めることができるものであり、シェル部分の酸量が5重量%未満の場合には、無機塗膜との層間密着強度の向上は期待できない。シェル部分の酸量が15重量%を超える場合も同様である。 Among such core-shell type acrylic emulsions, it is preferable to use those having an acid amount in the range of 5 to 15% by weight in the shell portion. By setting the acid amount of the shell portion within this range, the interlayer adhesion strength between the organic coating film and the coating film can be increased. When the acid amount of the shell portion is less than 5% by weight, An improvement in interlayer adhesion strength with the coating film cannot be expected. The same applies when the acid amount of the shell part exceeds 15% by weight.
また、アクリルシリコーンエマルジョンとしては、例えば、特許第3347097号公報に開示されている、アクリルエマルジョンにシリコーン成分を配合したものを用いることができる。 Moreover, as an acrylic silicone emulsion, what mix | blended the silicone component with the acrylic emulsion currently disclosed by patent 3347097 can be used, for example.
このアクリルエマルジョンは、メチルメタクリレート及びブチルアクリレートを樹脂主成分としていることが好ましい。そして有機塗膜は次のいずれかの要件を満たしていることが必要である。
(1)有機溶剤に対する有機塗膜のゲル分率が30%以下であること。
(2)有機塗膜のTg(ガラス転移温度)が50℃以下であること。
(3)上塗りの無機塗膜の無機塗料との接触角が40度以下であること。
The acrylic emulsion preferably contains methyl methacrylate and butyl acrylate as resin main components. The organic coating film must satisfy one of the following requirements.
(1) The gel fraction of the organic coating film with respect to the organic solvent is 30% or less.
(2) The Tg (glass transition temperature) of the organic coating film is 50 ° C. or lower.
(3) The contact angle of the top-coated inorganic coating film with the inorganic coating is 40 degrees or less.
以上のとおりの有機塗膜を形成し、その表面に無機塗料の塗装を施した化粧板の場合には、耐候性とともに無機塗料による塗膜密着性も極めて優れたものとなる。(1)のように有機溶剤に対する有機塗膜のゲル分率を低いものとすることは、有機塗膜が有機溶剤におかされやすいものとすることを意味している。ここでゲル分率は、耐溶剤性の指標であり、たとえば具体的には、有機塗膜のゲル分率は、塗布後に乾燥(120℃、4分間)した有機塗膜をアセトンに5時間浸漬した後の残存した重量割合として示されるものである。 In the case of a decorative board in which the organic coating film as described above is formed and the surface thereof is coated with an inorganic coating, the coating film adhesion due to the inorganic coating is extremely excellent as well as the weather resistance. Making the gel fraction of the organic coating film low with respect to the organic solvent as in (1) means that the organic coating film is easily exposed to the organic solvent. Here, the gel fraction is an index of solvent resistance. Specifically, for example, the gel fraction of the organic coating film is obtained by immersing the organic coating film dried (120 ° C., 4 minutes) after application in acetone for 5 hours. It is shown as a weight ratio remaining after the treatment.
有機塗膜と無機塗膜との構成において有機塗膜のゲル分率、すなわち耐溶剤性が低いことは、上塗りの無機塗料中の有機溶剤が有機塗膜との界面で有機塗膜を膨潤溶解させ、有機塗膜と無機塗膜との間が溶着して強固な物理的密着が得られ、経時的変化にも強い状況となることを意味している。有機塗膜のゲル分率は、30%以下となるようにするのが好ましく、より好ましくは0%、あるいはその近似の値となるようにすることで、無機塗料による無機塗膜との強い密着性を得ることができる。 The organic coating and inorganic coating have a low gel fraction, that is, low solvent resistance. The organic solvent in the top coating of the inorganic coating swells and dissolves the organic coating at the interface with the organic coating. This means that the organic coating film and the inorganic coating film are welded to obtain a strong physical adhesion, and the situation is strong against changes over time. The gel fraction of the organic coating is preferably 30% or less, more preferably 0%, or an approximation thereof, so that the inorganic coating with the inorganic coating is strongly adhered. Sex can be obtained.
有機溶剤に対するゲル分率を低くすることは、有機塗料における樹脂成分の選択や、組成とその割合の調整によって可能である。例えば分子量がほぼ同レベルに調製されたアクリルエマルジョンでは、メチルメタクリレート(MMA)とブチルアクリレート(BA)とを樹脂主成分、すなわち樹脂成分のうちの50重量%以上を占めるようにするが、この主成分の割合と、メチルメタクリレート(MMA)とブチルアクリレート(BA)との相互の割合の調整が行なわれるようにする。ゲル分率を低くするためには、一般的には主成分としてのメチルメタクリレート(MMA)とブチルアクリレート(BA)の割合を、重量比としてMMA/BA=1〜2とすることが適当であり、より好ましくはMMA/BA=1.1〜1.6とするのがよい。メチルメタクリレート(MMA)の割合が重量比で2を超える場合にはゲル分率の30%以下への低下は期待できず、実質的な密着性の向上の効果は得られない。一方、重量比が1未満となる場合には、逆に塗装体としての塗膜の強度、耐久性等が充分なものとならない傾向にある。また重量比MMA/BA=1.1〜1.6の範囲においては、ゲル分率が実質的に0になり、優れた密着性が得られることになる。尚、樹脂主成分としてのメチルメタクリレート(MMA)とブチルアクリレート(BA)の樹脂成分全体に占める割合は60重量%以上とするのが適当であり、他成分としてのアクリレート、あるいはメタクリレート等の配合が可能である。 It is possible to lower the gel fraction with respect to the organic solvent by selecting the resin component in the organic paint and adjusting the composition and the ratio thereof. For example, in an acrylic emulsion prepared with molecular weights of approximately the same level, methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) are included in the resin main component, that is, 50% by weight or more of the resin component. The ratio of the components and the mutual ratio of methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) are adjusted. In order to lower the gel fraction, it is generally appropriate that the ratio of methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) as main components is MMA / BA = 1 to 2 as a weight ratio. More preferably, MMA / BA = 1.1 to 1.6. When the ratio of methyl methacrylate (MMA) exceeds 2, the gel fraction cannot be expected to be reduced to 30% or less, and a substantial improvement in adhesion cannot be obtained. On the other hand, when the weight ratio is less than 1, the strength, durability, etc. of the coating film as a coated body tend not to be sufficient. Further, in the range of the weight ratio MMA / BA = 1.1 to 1.6, the gel fraction is substantially 0, and excellent adhesion can be obtained. It should be noted that the proportion of methyl methacrylate (MMA) and butyl acrylate (BA) as the main component of the resin is preferably 60% by weight or more, and blending of acrylate or methacrylate as the other component is appropriate. Is possible.
また(2)のように、Tgを50℃以下の低いレベルにすることにより、有機塗膜が軟化して無機塗膜との界面が融着状態となり易くなり、結果的に物理的に強固な密着性を有する化粧板を得ることができるものである。 Further, as shown in (2), when the Tg is set to a low level of 50 ° C. or lower, the organic coating film is softened and the interface with the inorganic coating film tends to be in a fused state, resulting in a physically strong result. A decorative board having adhesion can be obtained.
さらに(3)のように、有機塗膜に対する上塗りの無機塗料の接触角を40度以下と小さくすることによっても、有機塗膜と無機塗膜との間の密着性を向上させることができる。無機塗膜に対する接触角が小さいということは、濡れ性が良いこと、すなわち、有機塗膜に対して無機塗料を均一に塗布することができ、しかも有機塗膜中の水抜け等により生成したポアー(細孔)等にも無機塗料が侵入し、アンカリング効果が得られて安定化し、密着性が良好となることを意味している。 Further, as in (3), the adhesiveness between the organic coating film and the inorganic coating film can be improved also by reducing the contact angle of the top coating inorganic coating to the organic coating film to 40 degrees or less. The small contact angle with respect to the inorganic coating film means that the wettability is good, that is, the inorganic coating can be uniformly applied to the organic coating film, and the pores generated by drainage of the organic coating film, etc. It means that the inorganic paint penetrates into (pores) and the like, an anchoring effect is obtained and stabilized, and the adhesion is improved.
このように接触角を小さくするために、アクリルエマルジョンにシリコーン成分を配合して、アクリルシリコーンエマルジョンとして使用するものである。シリコーン成分をアクリルエマルジョンに配合するにあたってその割合は、全樹脂成分のうちの割合として、5重量%以上20重量%以下の範囲が適当である。5重量%未満の場合には実質的な効果が得られないし、一方20重量%を超えると耐水性の面でも性能は低下してくる。 Thus, in order to make a contact angle small, a silicone component is mix | blended with an acrylic emulsion, and it uses as an acrylic silicone emulsion. When blending the silicone component into the acrylic emulsion, the proportion of the total resin component is suitably in the range of 5 wt% to 20 wt%. If the amount is less than 5% by weight, no substantial effect is obtained. On the other hand, if the amount exceeds 20% by weight, the performance deteriorates in terms of water resistance.
上記のようにして得られるアクリルエマルジョンやアクリルシリコーンエマルジョンに、必要に応じて各種の成分を配合することによって、有機塗料を得ることができるものである。 An organic paint can be obtained by blending various components as needed into the acrylic emulsion or acrylic silicone emulsion obtained as described above.
例えば、エマルジョンには乳化剤、分散剤を適宜に配合することができる。低分子乳化剤、そして反応型乳化剤が好ましく使用することができる。ただ塗膜密着性の観点からはフリーソープとして密着不良の要因となる低分子乳化剤の使用を抑えるのが望ましいことから、低分子乳化剤は50%未満、反応型乳化剤50%以上の割合とするのが望ましい。また、エマルジョンには顔料をはじめ、フィラー、鉱物油系の消泡剤、造粘剤、パラフィン系等の撥水剤等を適宜に配合することができる。顔料としては、カーボンブラック、キナクリドン、ナフトールレッド、シアニンブルー、シアニングレー、ハンザイエローなどの有機顔料や、酸化チタン、硫酸バリウム、ベンガラ、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化鉄、複合金属酸化物の無機顔料などがあり、フィラーとしては、一般的なシリカ粉や硫酸バリウムや砂、樹脂ビーズなどがある。顔料やフィラーの粒径は特に限定されない。樹脂成分以外のものの配合については、エマルジョン全体について5重量%以下の割合となるようにするのが好ましい。 For example, an emulsifier and a dispersant can be appropriately blended in the emulsion. Low molecular emulsifiers and reactive emulsifiers can be preferably used. However, from the viewpoint of coating film adhesion, it is desirable to suppress the use of low molecular emulsifiers that cause poor adhesion as a free soap, so the proportion of low molecular emulsifier is less than 50% and reactive emulsifier is 50% or more. Is desirable. In addition, pigments, fillers, mineral oil-based antifoaming agents, thickeners, paraffin-based water repellents, and the like can be appropriately blended in the emulsion. Examples of pigments include organic pigments such as carbon black, quinacridone, naphthol red, cyanine blue, cyaning ray, and hansa yellow, and inorganic pigments such as titanium oxide, barium sulfate, bengara, calcium carbonate, alumina, iron oxide, and composite metal oxides. Examples of fillers include general silica powder, barium sulfate, sand, and resin beads. The particle size of the pigment or filler is not particularly limited. The blending of components other than the resin component is preferably 5% by weight or less with respect to the entire emulsion.
次に、本発明において、無機塗膜3を形成する無機塗料としては、シリコーン系無機塗料を用いることができる。このシリコーン系無機塗料としては、例えば、特許第3243442号公報、特許第3193832号公報、特開平9−249822号公報に開示されているものを用いることができる。
Next, in the present invention, as the inorganic paint for forming the
特許第3243442号公報に開示されるシリコーン系無機塗料は、
(A):一般式R1 nSiX4−n (1)
(式(1)中、R1は同一または異種の、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、ハロゲン置換炭化水素基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基およびγ−メルカプトプロピル基からなる群より選ばれる、炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、nは0〜3の整数、Xはアルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基およびアミド基からなる群より選ばれる加水分解性基を示す。)
で表わされる加水分解性オルガノシランを有機溶媒または水に分散されたコロイダルシリカ中で、X1モルに対し水0.001〜0.5モルを使用する条件下で部分加水分解してなる、オルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液、
(B):平均組成式R2 aSi(OH)bO(4−a−b)/2 (2)
(式(2)中、R2は同一または異種の、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、ハロゲン置換炭化水素基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基およびγ−メルカプトプロピル基からなる群より選ばれる、炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、aおよびbはそれぞれ0.2≦a≦2、0.0001≦b≦3、a+b<4の関係を満たす数である。)
で表わされ、成分中のR2にフェニル基を全R2基に対して1〜30モル%含有するポリオルガノシロキサン、および、
(C):(A)成分と(B)成分との縮合反応を促進する触媒
を必須成分とし、(A)成分においてシリカを固形分として5〜95重量%含有し、加水分解性オルガノシランの少なくとも50モル%がn=1のオルガノシランで、(A)成分1〜99重量部に対して(B)成分99〜1重量部が配合されているものである。
The silicone-based inorganic paint disclosed in Japanese Patent No. 3243442 is
(A): General formula R 1 n SiX 4-n (1)
(In the formula (1), R 1 is the same or different alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, halogen-substituted hydrocarbon group, γ-methacryloxypropyl group, γ-glycidoxypropyl group, 3,4- A monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms selected from the group consisting of an epoxycyclohexylethyl group and a γ-mercaptopropyl group, n is an integer of 0 to 3, X is an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, A hydrolyzable group selected from the group consisting of an enoxy group, an amino group, an aminoxy group and an amide group.
An organosilane obtained by partially hydrolyzing a hydrolyzable organosilane represented by the formula (I) in colloidal silica dispersed in an organic solvent or water under the condition that 0.001 to 0.5 mol of water is used per 1 mol of X. Silica dispersion oligomer solution of
(B): Average composition formula R 2 a Si (OH) b O (4-ab) / 2 (2)
(In the formula (2), R 2 is the same or different alkyl group, cycloalkyl group, alkenyl group, halogen-substituted hydrocarbon group, γ-methacryloxypropyl group, γ-glycidoxypropyl group, 3,4- A monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms selected from the group consisting of an epoxycyclohexylethyl group and a γ-mercaptopropyl group, wherein a and b are 0.2 ≦ a ≦ 2, 0.0001 ≦ b ≦, respectively. 3 and a number satisfying the relationship of a + b <4.)
And a polyorganosiloxane containing 1 to 30 mol% of phenyl groups based on the total R 2 groups in R 2 of the component, and
(C): A catalyst that accelerates the condensation reaction between the component (A) and the component (B) is an essential component, and the component (A) contains 5 to 95% by weight of silica as a solid content. At least 50 mol% is an organosilane having n = 1, and 99 to 1 part by weight of component (B) is blended with 1 to 99 parts by weight of component (A).
(A)成分のシリカ分散オリゴマーは被膜形成に際して、硬化反応に預かる官能性基としての加水分解性基を有するベースポリマーの主成分である。これは有機溶媒または水に分散されたコロイダルシリカに、一般式(1)で表される加水分解性基含有オルガノシランの1種または2種以上を加え、コロイダルシリカ中の水あるいは別途添加された水で、該加水分解性オルガノシランを部分加水分解することで得られる。 The silica-dispersed oligomer as the component (A) is a main component of a base polymer having a hydrolyzable group as a functional group to be subjected to a curing reaction during film formation. This was done by adding one or more hydrolyzable group-containing organosilanes represented by the general formula (1) to colloidal silica dispersed in an organic solvent or water, and adding water in colloidal silica or separately. It is obtained by partially hydrolyzing the hydrolyzable organosilane with water.
一般式(1)で表される加水分解性オルガノシラン中の基R1は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、ハロゲン置換炭化水素基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基およびγ−メルカプトプロピル基からなる群より選ばれる、炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基などのアラルキル基;フェニル基、トリル基のようなアリール基;ビニル基、アリル基のようなアルケニル基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基のようなハロゲン置換炭化水素基およびγ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基などの置換炭化水素基などを例示することができる。これらの中でも合成の容易さ、あるいは入手の容易さから炭素数1〜4のアルキル基およびフェニル基が好ましい。 The group R 1 in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (1) is an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, a halogen-substituted hydrocarbon group, a γ-methacryloxypropyl group, or a γ-glycidoxypropyl. A monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms selected from the group consisting of a group, 3,4-epoxycyclohexylethyl group and γ-mercaptopropyl group, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group Alkyl groups such as pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; aralkyl groups such as 2-phenylethyl group and 3-phenylpropyl group; phenyl group and tolyl group Aryl groups such as vinyl groups, alkenyl groups such as allyl groups, chloromethyl groups, γ-chloropropyl groups, , 3,3-trifluoropropyl groups such as halogen-substituted hydrocarbon groups and γ-methacryloxypropyl groups, γ-glycidoxypropyl groups, 3,4-epoxycyclohexylethyl groups, γ-mercaptopropyl groups, etc. A hydrocarbon group etc. can be illustrated. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable because of easy synthesis or availability.
加水分解性基のXは、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基からなる群より選ばれる加水分解性基である。入手の容易さおよびシリカ分散オリゴマー溶液を調製しやすいことからアルコキシ基が好ましい。 X of the hydrolyzable group is a hydrolyzable group selected from the group consisting of an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, and an amide group. Alkoxy groups are preferred because of their availability and ease of preparing silica-dispersed oligomer solutions.
特に、n=0のテトラアルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどが例示でき、n=1のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどが例示できる。また、n=2のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどが例示でき、n=3のトリオルガノアルコキシシランとしてはトリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルイソブチルメトキシシランなどが例示できる。さらに一般にシランカップリング剤とよばれるオルガノシラン化合物もアルコキシシラン類に含まれる。 Particularly, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like can be exemplified as tetraalkoxysilane of n = 0, and methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, n = 1 as organotrialkoxysilane, Examples thereof include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane. Examples of n = 2 diorganodialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane, and n = 3 triorganoalkoxysilane. Examples thereof include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylisopropoxysilane, and dimethylisobutylmethoxysilane. Furthermore, organosilane compounds generally called silane coupling agents are also included in the alkoxysilanes.
これらの一般式(1)で表される加水分解性オルガノシランのうち50モル%以上がn=1で表される三官能性のものであることが必要である。それらはより好ましくは60モル%以上であり、最も好ましくは70モル%以上である。これが50モル%未満では十分な塗膜硬度が得られないと共に、乾燥硬化性が劣り易い。 Of these hydrolyzable organosilanes represented by the general formula (1), 50 mol% or more is required to be a trifunctional one represented by n = 1. They are more preferably 60 mol% or more, most preferably 70 mol% or more. If this is less than 50 mol%, sufficient coating film hardness cannot be obtained, and the dry curability tends to be poor.
(A)成分中のコロイダルシリカはシリコーン系無機塗料の硬化被膜の硬度を高くするために必須のものである。このようなコロイダルシリカとしては水分散性あるいはアルコールなどの非水系の有機溶媒分散性コロイダルシリカが使用できる。一般にこの様なコロイダルシリカは固形分としてのシリカを20〜50重量%含有しており、この値からシリカ配合量を決定できる。また、水分散性コロイダルシリカを使用する場合、固形分以外の成分として存在する水は(A)成分の有機ケイ素化合物の加水分解に用いることができる。これらは通常水ガラスから作られるが、このようなコロイダルシリカは市販品を容易に入手することができる。また有機溶媒分散コロイダルシリカは前記水分散性コロイダルシリカの水を有機溶媒と置換することで容易に調製することができる。このような有機溶剤分散コロイダルシリカも水分散コロイダルシリカ同様に市販品として容易に入手する事ができる。コロイダルシリカが分散している有機溶媒の種類は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等の低級脂肪族アルコール類;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体;ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコールの誘導体及びジアセトンアルコール等を挙げることができ、これらからなる群より選ばれた1種もしくは2種以上のものを使用することができる。これらの親水性有機溶剤と併用してトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシムなども用いることができる。 The colloidal silica in the component (A) is essential for increasing the hardness of the cured coating of the silicone-based inorganic paint. As such colloidal silica, water-dispersible or non-aqueous organic solvent-dispersible colloidal silica such as alcohol can be used. Generally, such colloidal silica contains 20 to 50% by weight of silica as a solid content, and the amount of silica can be determined from this value. Moreover, when using water dispersible colloidal silica, the water which exists as components other than solid content can be used for a hydrolysis of the organosilicon compound of (A) component. These are usually made from water glass, but such colloidal silica is readily available commercially. The organic solvent-dispersed colloidal silica can be easily prepared by replacing the water of the water-dispersible colloidal silica with an organic solvent. Such an organic solvent-dispersed colloidal silica can also be easily obtained as a commercial product, like the water-dispersed colloidal silica. Examples of the organic solvent in which colloidal silica is dispersed include, for example, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol; ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, and the like. And ethylene glycol derivatives; derivatives of diethylene glycol such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether, diacetone alcohol, and the like, and one or more selected from the group consisting of these can be used. In combination with these hydrophilic organic solvents, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketoxime, and the like can also be used.
(A)成分中においてコロイダルシリカはシリカ分として5〜95重量%の範囲で含有される。より好ましくは10〜90重量%、最も好ましくは20〜85重量%の範囲である。含有量が5重量%未満であると所望の被膜硬度が得られず、また95重量%を超えるとシリカの均一分散が困難となり、(A)成分がゲル化などの不都合を招来することがある。 In the component (A), colloidal silica is contained in the range of 5 to 95% by weight as the silica content. More preferably, it is 10 to 90 weight%, Most preferably, it is the range of 20 to 85 weight%. If the content is less than 5% by weight, the desired film hardness cannot be obtained, and if it exceeds 95% by weight, it is difficult to uniformly disperse silica, and component (A) may cause problems such as gelation. .
(A)成分のシリカ分散オリゴマーは、通常加水分解性基含有オルガノシランを水分散コロイダルシリカまたは有機溶媒分散コロイダルシリカ中で部分加水分解して得ることができる。加水分解性オルガノシランに対する水の使用量は、加水分解性基(X)1モルに対して水0.001〜0.5モルがよい。その割合が0.001モル未満だと十分な部分加水分解物が得られず、0.5モルを越えると部分加水分解物の安定性が悪くなる。部分加水分解する方法は特に限定されず、加水分解性オルガノアルコキシシランとコロイダルシリカとを混合して、必要量の水を添加配合すればよく、このとき部分加水分解反応は常温で進行する。部分加水分解反応を促進させるため60〜100℃に加温してもよい。さらに部分加水分解反応を促進させる目的で、塩酸、酢酸、ハロゲン化シラン、クロロ酢酸、クエン酸、安息香酸、ジメチルマロン酸、蟻酸、プロピオン酸、グルタル酸、グリコール酸、マレイン酸、マロン酸、トルエンスルホン酸、シュウ酸などの有機酸および無機酸を触媒に用いてもよい。 The silica-dispersed oligomer of component (A) can be usually obtained by partially hydrolyzing a hydrolyzable group-containing organosilane in water-dispersed colloidal silica or organic solvent-dispersed colloidal silica. The amount of water used relative to the hydrolyzable organosilane is preferably 0.001 to 0.5 mol of water with respect to 1 mol of the hydrolyzable group (X). When the ratio is less than 0.001 mol, a sufficient partial hydrolyzate cannot be obtained, and when it exceeds 0.5 mol, the stability of the partial hydrolyzate is deteriorated. The method of partial hydrolysis is not particularly limited, and a hydrolyzable organoalkoxysilane and colloidal silica may be mixed and added with a necessary amount of water, and at this time, the partial hydrolysis reaction proceeds at room temperature. You may heat to 60-100 degreeC in order to accelerate a partial hydrolysis reaction. Furthermore, hydrochloric acid, acetic acid, halogenated silane, chloroacetic acid, citric acid, benzoic acid, dimethylmalonic acid, formic acid, propionic acid, glutaric acid, glycolic acid, maleic acid, malonic acid, toluene for the purpose of promoting partial hydrolysis reaction Organic acids such as sulfonic acid and oxalic acid and inorganic acids may be used as the catalyst.
(A)成分は長期的に安定して性能を得るためには、液のpHを2.0〜7.0、好ましくは2.5〜6.5、より好ましくは3.0〜6.0にするとよい。pHがこの範囲外であると、特に水の使用量が基(X)1モルに対し0.3モル以上で(A)成分の長期的な性能低下が著しい。(A)成分のpHがこの範囲外にあるときは、この範囲より酸性側であれば、アンモニア、エチレンジアミン等の塩基性試薬を添加して調整すれば良く、塩基性側のときも塩酸、硝酸、酢酸等の酸性試薬を用いて調整すれば良い。しかし、その調整方法は特に限定されるものではない。 In order to obtain the component (A) stably in the long term, the pH of the liquid is 2.0 to 7.0, preferably 2.5 to 6.5, more preferably 3.0 to 6.0. It is good to. If the pH is outside this range, the amount of water used is 0.3 mol or more per 1 mol of the group (X), and the long-term performance deterioration of the component (A) is remarkable. When the pH of the component (A) is outside this range, it may be adjusted by adding a basic reagent such as ammonia or ethylenediamine if it is more acidic than this range. Adjustment may be performed using an acidic reagent such as acetic acid. However, the adjustment method is not particularly limited.
平均組成式(2)で表される(B)成分のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンは本発明の特徴をなす重要な成分である。(2)式中R2としては上記(1)式中のR1と同じものが例示されるが、好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などの置換炭化水素基、より好ましくはメチル基である。また、式中aおよびbはそれぞれ上記の関係を満たす数であり、aが0.2未満またはbが3を超えると硬化被膜にクラックを生じるなどの不都合があり、また、aが2を超え4以下の場合またはbが0.0001未満では硬化がうまく進行しない。 The silanol group-containing polyorganosiloxane (B) represented by the average composition formula (2) is an important component that characterizes the present invention. (2) In the formula, as R 2 , the same as R 1 in the formula (1) is exemplified, but preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, a γ-glycidoxypropyl group, Substituted hydrocarbon groups such as γ-methacryloxypropyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group, more preferably methyl group. Further, in the formula, a and b are numbers satisfying the above relationship, respectively, and if a is less than 0.2 or b exceeds 3, there is a problem such as a crack in the cured film, and a exceeds 2 When it is 4 or less or when b is less than 0.0001, curing does not proceed well.
また、R2はフェニル基を全R2基に対して1〜30モル%、好ましくは5〜20モル%含有させることで、優れた光沢、レベリング性を有する塗膜が得られる。フェニル基が全R2基に対して1モル%よりも少ないと、所望の光沢が得られず、30モル%より多くなると光沢の低下が起きると共に、塗膜も柔らかくなってしまう。 Further, R 2 is 1 to 30 mol% of the total R 2 groups phenyl group, preferably it to contain 5 to 20 mol%, the resulting coating film having excellent gloss, leveling. If the number of phenyl groups is less than 1 mol% based on the total R 2 groups, the desired gloss cannot be obtained, and if it exceeds 30 mol%, the gloss decreases and the coating film becomes soft.
このようなシラノール基含有ポリオルガノシロキサンは、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、もしくはこれらに対応するアルコキシシランの1種もしくは2種以上の混合物を公知の方法により大量の水で加水分解することで得ることができる。シラノール基含有ポリオルガノシロキサンを得るのに、アルコキシシランを用いて公知の方法で加水分解した場合、加水分解されないアルコキシ基が微量に残る場合がある。つまりシラノール基と極微量のアルコキシ基が共存するようなポリオルガノシロキサンが得られる事もあるが、この様なポリオルガノシロキサンを用いても差支えない。 Such a silanol group-containing polyorganosiloxane can be prepared by a known method using a large amount of methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, or a mixture of one or more of the corresponding alkoxysilanes. It can be obtained by hydrolysis with water. When a silanol group-containing polyorganosiloxane is obtained by hydrolysis with a known method using alkoxysilane, a trace amount of alkoxy groups that are not hydrolyzed may remain. That is, a polyorganosiloxane in which a silanol group and a trace amount of an alkoxy group coexist may be obtained, but such a polyorganosiloxane may be used.
(C)成分である硬化触媒は、上記の(A)成分と(B)成分との縮合反応を促進し、被膜を硬化させるものである。このような触媒としては、アルキルチタン酸塩、オクチル酸錫およびジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレート等のカルボン酸の金属塩;ジブチルアミン−2−ヘキソエート、ジメチルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート等のアミン塩;酢酸テトラメチルアンモニウム等のカルボン酸第4級アンモニウム塩;テトラエチルペンタミンのようなアミン類;N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミン系シランカップリング剤;p−トルエンスルホン酸、フタル酸、塩酸等の酸類;アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等のアルミニウム化合物、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタニウムテトラアセチルアセトネート等のチタニウム化合物、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルモノクロロシラン等のハロゲン化シラン等があるが、これらの他に(A)成分および(B)成分との縮合反応に有効なものであればとくに制限はない。 The curing catalyst which is the component (C) accelerates the condensation reaction between the component (A) and the component (B) and cures the coating. Examples of such catalysts include metal salts of carboxylic acids such as alkyl titanates, tin octylate and dibutyltin dilaurate, dioctyltin dimaleate; amine salts such as dibutylamine-2-hexoate, dimethylamine acetate, and ethanolamine acetate; Quaternary ammonium salts of carboxylic acids such as tetramethylammonium acetate; amines such as tetraethylpentamine; N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyl Amine-based silane coupling agents such as dimethoxysilane; acids such as p-toluenesulfonic acid, phthalic acid and hydrochloric acid; aluminum compounds such as aluminum alkoxide and aluminum chelate; alkali catalysts such as potassium hydroxide; tetraisopropyl titane , Tetrabutyl titanate, titanium tetraacetylacetonate and other titanium compounds, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylmonochlorosilane, and other halogenated silanes. In addition to these, component (A) and component (B) There is no particular limitation as long as it is effective for the condensation reaction with.
(A)成分および(B)成分の配合割合は、(A)成分1〜99重量部に対して(B)成分99〜1重量部であり、より好ましくは(A)成分5〜95重量部に対して(B)成分95〜5重量部、最も好ましくは(A)成分10〜90重量部に対して(B)成分90〜10重量部である(ただし、(A)成分と(B)成分の合計は100重量部である)。(A)成分が1重量部未満であると常温硬化性に劣り、また十分な被膜硬度が得られないし、一方、99重量部を超えると硬化性が不安定でかつ良好な塗膜が得られないことがある。 The blending ratio of the component (A) and the component (B) is 99 to 1 part by weight of the component (B) with respect to 1 to 99 parts by weight of the component (A), more preferably 5 to 95 parts by weight of the component (A). The component (B) is 95 to 5 parts by weight, and most preferably the component (B) is 90 to 10 parts by weight with respect to the component (A) 10 to 90 parts by weight (provided that the component (A) and the component (B) The total of the components is 100 parts by weight). When the component (A) is less than 1 part by weight, the room temperature curability is inferior and sufficient film hardness cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 99 parts by weight, the curability is unstable and a good coating film is obtained. There may not be.
また、(C)成分の添加量は(A)成分と(B)成分との合計100重量部に対して0.0001〜10重量部であることが好ましい。より好ましくは0.0005〜8重量部であり、最も好ましくは0.0007〜5重量部である。0.0001重量部未満であると常温で硬化しない。また、10重量部を超えると耐熱性、耐候性が悪くなる。 Moreover, it is preferable that the addition amount of (C) component is 0.0001-10 weight part with respect to 100 weight part in total of (A) component and (B) component. More preferably, it is 0.0005-8 weight part, Most preferably, it is 0.0007-5 weight part. If it is less than 0.0001 part by weight, it will not be cured at room temperature. Moreover, when it exceeds 10 weight part, heat resistance and a weather resistance will worsen.
このシリコーン系無機塗料は、取り扱いの容易さから各種有機溶媒で希釈して使用することができる。有機溶媒の種類は、(A)成分あるいは(B)成分の一価炭化水素基の種類もしくは分子量の大きさによって選定することができる。このような有機溶媒としては、コロイダルシリカの分散溶媒として示した、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等の低級脂肪族アルコール類;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体;ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコールの誘導体及びジアセトンアルコール等を挙げることができ、これらからなる群より選ばれた1種もしくは2種以上のものを使用することができる。これらの親水性有機溶剤と併用できる溶剤としてトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシムなども例示することができる。 This silicone-based inorganic coating can be diluted with various organic solvents for ease of handling. The type of the organic solvent can be selected according to the type of the monovalent hydrocarbon group or the molecular weight of the component (A) or the component (B). Examples of such organic solvents include lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol shown as dispersion solvents for colloidal silica; ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monoethyl acetate. Examples include ethylene glycol derivatives such as ether; derivatives of diethylene glycol such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether, and diacetone alcohol. One or two or more selected from the group consisting of these can be used. . Examples of solvents that can be used in combination with these hydrophilic organic solvents include toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methyl ethyl ketoxime.
このシリコーン系無機塗料の保存方法としては、(A)、(B)および(C)成分をそれぞれ保存する3包装形をとるのが一般的であるが、(A)成分と(C)成分の混合成分と(B)成分とを分けて2包装形としておき、使用時に両者を混合するか、すべての成分を混合して一容器内に保存する1包装形とすることも可能である。但し、(A)成分と(C)成分を混合して保存する場合は、(A)成分のpHを2〜7に調整した後(C)成分を加える方が好ましく、さらには(A)成分のオルガノアルコキシシランの加水分解性基(X)1モルに対する水の使用量は0.3モル以下の方が好ましい。 As a method for preserving this silicone-based inorganic paint, it is common to take a three-packaging form for preserving the components (A), (B) and (C), but the components (A) and (C) It is also possible to separate the mixed component and the component (B) into two package types and mix them at the time of use, or mix all the components and store them in one container. However, when mixing and storing (A) component and (C) component, it is preferable to add (C) component after adjusting the pH of (A) component to 2-7, and also (A) component The amount of water used per 1 mol of the hydrolyzable group (X) of the organoalkoxysilane is preferably 0.3 mol or less.
また、このシリコーン系無機塗料には、必要に応じてレベリング剤、増粘剤、顔料、染料、アルミペースト、ガラスフリット、金属粉、抗酸化剤、艶消し剤、紫外線吸収剤等をその特性に影響を与えない範囲内で添加することができる。 In addition, leveling agents, thickeners, pigments, dyes, aluminum pastes, glass frits, metal powders, antioxidants, matting agents, UV absorbers, etc., can be added to this silicone-based inorganic paint as necessary. It can be added within a range that does not affect.
次に、特許第3193832号公報に開示されるシリコーン系無機塗料は、
一般式 R1 nSiX4−n (3)
(式(3)中、R1は同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、nは0〜3の整数、Xは加水分解性基を示す)
で表される加水分解性オルガノシランを、微粒子酸化物を微粒子径0.2〜3μmに分散させた状態で、X1モルに対して水0.001〜0.5モルを使用する条件下で部分加水分解させて得られたものに、
一般式 OH(R2 2SiO)mH (4)
(式(4)中、R2は同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、mは1以上を示す)
で表される重量平均分子量10000以下のシリコーンジオール成分を5〜30重量%配合した、シリコーンジオール含有微粒子酸化物分散オリゴマー(D成分)と、
平均組成式 R3 aSi(OH)bO(4−a−b)/2 (5)
(式(5)中、R3は同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基を示し、aおよびbはそれぞれ0.2≦a<2.0、0.0001≦b≦3、a+b<4の関係を満たす数である)
で表される、分子中にシラノール基を含有するポリオルガノシロキサン(E成分)と、
触媒(F成分)の各成分を含有するものである。
Next, the silicone-based inorganic paint disclosed in Japanese Patent No. 3193932 is
General formula R 1 n SiX 4-n (3)
(In formula (3), R 1 represents the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, n represents an integer of 0 to 3, and X represents a hydrolyzable group)
In a state where 0.001 to 0.5 mol of water is used per 1 mol of X1 in a state where fine particle oxide is dispersed in a particle size of 0.2 to 3 μm, the hydrolyzable organosilane represented by To what was obtained by hydrolysis,
General formula OH (R 2 2 SiO) m H (4)
(In formula (4), R 2 represents the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and m represents 1 or more.)
A silicone diol-containing fine particle oxide-dispersed oligomer (component D) containing 5 to 30% by weight of a silicone diol component having a weight average molecular weight of 10,000 or less represented by:
Average composition formula R 3 a Si (OH) b O (4-ab) / 2 (5)
(In the formula (5), R 3 represents the same or different substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and a and b are 0.2 ≦ a <2.0, 0,. (A number satisfying the relationship of 0001 ≦ b ≦ 3 and a + b <4)
A polyorganosiloxane (E component) containing a silanol group in the molecule represented by:
Each component of the catalyst (F component) is contained.
D成分のシリコーンジオール含有微粒子酸化物分散オリゴマーは、被膜形成に際して硬化反応に預かる官能性基としての加水分解性基Xを有するベースポリマーの主成分である。これは、一般式が上記(4)で表されるシリコーンジオールを加えた、一般式が上記(3)式で表される加水分解性オルガノシランの1種又は2種以上に、粉体状の微粒子酸化物の分散を行ないながら、あるいは微粒子酸化物の分散を完了した後に、必要量の水を添加することで、この加水分解性オルガノシロキサンを部分加水分解することによって得られる。シリコーンジオールの添加は、加水分解性オルガノシランを加水分解する前におこなっても、加水分解の際に行なっても、あるいは加水分解した後に行なってもいずれでもよい。 The silicone diol-containing fine particle oxide-dispersed oligomer of component D is the main component of a base polymer having a hydrolyzable group X as a functional group that is subjected to a curing reaction during film formation. This is obtained by adding a silicone diol represented by the above general formula (4) to one or more hydrolyzable organosilanes represented by the above general formula (3). It can be obtained by partially hydrolyzing the hydrolyzable organosiloxane by adding a necessary amount of water while dispersing the fine particle oxide or after completing the fine particle oxide dispersion. The silicone diol may be added before hydrolyzing the hydrolyzable organosilane, at the time of hydrolysis, or after hydrolysis.
ここで、上記一般式(3)で表される加水分解性オルガノシラン中の基R1は、炭素数1〜8の置換又は非置換の1価の炭化水素基を示し、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基、3−フェニルプロピル基などのアラルキル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;ビニル基、アリル基などのアルケニル基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピルなどのハロゲン置換炭化水素基;及びγ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基などの置換炭化水素基を例示することができる。これらの中でも合成の容易さ、あるいは入手の容易さから炭素数1〜4のアルキル基及び、フェニル基が好ましい。 Here, the group R 1 in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (3) represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, such as a methyl group or an ethyl group. Group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and other alkyl groups; cyclopentyl group, cyclohexyl group and other cycloalkyl groups; 2-phenylethyl group, 2-phenylpropyl group, 3-phenylpropylene Aralkyl groups such as ruthel groups; aryl groups such as phenyl groups and tolyl groups; alkenyl groups such as vinyl groups and allyl groups; halogen substitutions such as chloromethyl groups, γ-chloropropyl groups, and 3,3,3-trifluoropropyl Hydrocarbon group; and γ-methacryloxypropyl group, γ-glycidoxypropyl group, 3,4-epoxycyclohexylethyl group, γ-medium It may be exemplified substituted hydrocarbon group such as mercaptopropyl group. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable because of easy synthesis or availability.
また上記一般式(3)で表される加水分解性オルガノシラン中の加水分解性基Xとしては、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基などが挙げられる。入手の容易さ及び微粒子酸化物分散オリゴマー溶液を調製し易いことからアルコキシ基が好ましい。 Examples of the hydrolyzable group X in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (3) include an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, and an amide group. . Alkoxy groups are preferred because of their availability and ease of preparing fine particle oxide-dispersed oligomer solutions.
そしてこのような加水分解性オルガノシランとしては、上記一般式(3)中のnが0〜3の整数である、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−の各官能性のアルコキシシラン類、アセトキシシラン類、オキシムシラン類、エノキシシラン類、アミノシラン類、アミノキシシラン類、アミドシラン類などが挙げられる。入手の容易さ及び微粒子酸化物分散オリゴマー溶液を調製し易いことからアルコキシシラン類が好ましい。 Such hydrolyzable organosilanes include mono-, di-, tri-, and tetra-functional alkoxysilanes in which n in the general formula (3) is an integer of 0 to 3, Examples include acetoxysilanes, oxime silanes, enoxysilanes, aminosilanes, aminoxysilanes, and amidosilanes. Alkoxysilanes are preferred because they are readily available and easy to prepare a fine particle oxide-dispersed oligomer solution.
特に、n=0のテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどを例示することができ、n=1のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどを例示することができる。またn=2のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどを例示することができ、n=3のトリオルガノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルイソブチルメトキシシランなどを例示することができる。尚、一般にシランカップリング剤と呼ばれるオルガノシラン化合物もアルコキシシラン類として使用することができるものである。 In particular, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and the like can be exemplified as the n = 0 tetraalkoxysilane, and the methyltrialkoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and the like can be exemplified as the n = 1 organotrialkoxysilane. Examples thereof include isopropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane and the like. Examples of n = 2 diorganodialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane, and n = 3 triorganoalkoxysilane. Examples of silane include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylisopropoxysilane, and dimethylisobutylmethoxysilane. An organosilane compound generally called a silane coupling agent can also be used as alkoxysilanes.
上記のような一般式(3)で表される加水分解性オルガノシランのうち、50モル%以上がn=1の3官能性のものであるのが好ましい。より好ましくは60モル%以上であり、最も好ましくは70モル%以上である。n=1の3官能性のものが50モル%未満では、十分な被膜硬度を得ることが難しいと共に、乾燥硬化性が劣り易くなることがある。 Of the hydrolyzable organosilanes represented by the general formula (3) as described above, 50 mol% or more is preferably trifunctional with n = 1. More preferably, it is 60 mol% or more, and most preferably 70 mol% or more. When the trifunctional compound of n = 1 is less than 50 mol%, it is difficult to obtain a sufficient film hardness and the dry curability may be easily deteriorated.
D成分中の粉体状の微粒子酸化物は、シリコーン系無機塗料の光沢を制御するために必須のものであり、艶消し剤として作用する。微粒子酸化物としては、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物等を挙げることができ、分散性を高める目的で、それらの表面にシリカ処理、アルミナ処理、カップリング処理等を施したものを使用することができる。 The powdery fine particle oxide in the component D is essential for controlling the gloss of the silicone-based inorganic paint and acts as a matting agent. Examples of the fine particle oxide include silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, etc., and those whose surfaces are subjected to silica treatment, alumina treatment, coupling treatment, etc. for the purpose of enhancing dispersibility. Can be used.
そして、この微粒子酸化物を一般式(3)で表される加水分解性オルガノシランに直接分散させ、必要量の水でこの加水分解性オルガノシランを部分加水分解し、D成分を調製することができるが、粉体状の微粒子酸化物の分散度を高める目的でアルコールなどの有機溶媒とともに分散し、必要量の水で加水分解性オルガノシランを部分加水分解してD成分を調製するようにしてもよい。有機溶媒の種類は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等の低級脂肪族アルコール類;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体;ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコール誘導体;及びジアセトンアルコール等を挙げることができる。これらからなる群より選ばれた1種もしくは2種以上のものを使用することができるが、これらの親水性有機溶剤と併用してトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシムなども用いることができる。 Then, the particulate oxide is directly dispersed in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (3), and the hydrolyzable organosilane is partially hydrolyzed with a necessary amount of water to prepare the component D. However, for the purpose of increasing the degree of dispersion of the powdered fine particle oxide, it is dispersed with an organic solvent such as alcohol, and the hydrolyzable organosilane is partially hydrolyzed with a necessary amount of water to prepare the component D. Also good. Examples of the organic solvent include lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol and isobutanol; ethylene glycol derivatives such as ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; diethylene glycol, And diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol monobutyl ether; and diacetone alcohol. One or two or more selected from the group consisting of these can be used, but in combination with these hydrophilic organic solvents, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Methyl ethyl ketoxime can also be used.
D成分の加水分解性オルガノシランのオリゴマー中に分散された微粒子酸化物の粒子径は0.2〜3μmの範囲である。粒子径が0.2μm未満であると、光沢を制御することが難しく、また粒子径が3μmを超えると、成膜性が損なわれるおそれがある。そしてD成分中において、微粒子酸化物は固形分として好ましくは5〜30重量%の範囲で、より好ましくは8〜25重量%の範囲で含有されるものである。含有量が5重量%未満であると、光沢の制御が難しく、また30重量%を超えると被膜の成膜性が損なわれるなどの不都合を招来するおそれがある。 The particle diameter of the fine particle oxide dispersed in the hydrolyzable organosilane oligomer of component D is in the range of 0.2 to 3 μm. When the particle diameter is less than 0.2 μm, it is difficult to control the gloss, and when the particle diameter exceeds 3 μm, the film formability may be impaired. In the component D, the fine particle oxide is contained in the range of preferably 5 to 30% by weight, more preferably 8 to 25% by weight as the solid content. When the content is less than 5% by weight, it is difficult to control the gloss, and when it exceeds 30% by weight, there is a possibility that inconveniences such as impaired film formability may be caused.
D成分中のシリコーンジオールは、シリコーン系無機塗料の安定な光沢を得るための必須なものである。一般式(4)で表されるシリコーンジオールのD成分中の配合割合は5〜30重量%である。5重量%より少ないと長期にわたる光沢安定性を得ることが難しく、また30重量%を超えると塗膜の硬化が遅くなるおそれがある。またこのシリコーンジオール成分の重量平均分子量は10000以下であり、好ましくは5000以下、より好ましくは1000以下のものを使用するのがよい。シリコーンジオール成分の重量平均分子量が10000を超えるものは樹脂との相溶性が悪く、使用することが難しい。ここで、シリコーンジオールの一般式(4)中のR2としては、置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価炭化水素基であれば特に限定されることなく使用することができるが、上記式(3)中のR1と同様の炭化水素基を挙げることができる。 The silicone diol in component D is essential for obtaining a stable gloss of the silicone-based inorganic paint. The compounding ratio in the D component of the silicone diol represented by the general formula (4) is 5 to 30% by weight. If it is less than 5% by weight, it is difficult to obtain long-term gloss stability, and if it exceeds 30% by weight, curing of the coating film may be delayed. The weight average molecular weight of the silicone diol component is 10,000 or less, preferably 5000 or less, more preferably 1000 or less. A silicone diol component having a weight average molecular weight exceeding 10,000 has poor compatibility with the resin and is difficult to use. Here, R 2 in the general formula (4) of the silicone diol can be used without particular limitation as long as it is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. The hydrocarbon group similar to R < 1 > in the said Formula (3) can be mentioned.
D成分のオルガノシランオリゴマーは、一般式(1)の加水分解性オルガノシランを部分加水分解して得ることができる。加水分解性オルガノシランに対する水の使用量は、加水分解性基X1モルに対して水0.001〜0.5モルとする。水の使用量が0.001モル未満であると充分な部分加水分解物を得ることができず、また水の使用量が0.5モルを超えると部分加水分解物の安定性が悪くなる。部分加水分解する方法は特に限定されないものであり、加水分解性オルガノシランと必要量の水を添加配合すればよく、このとき部分加水分解反応は常温で進行するが、部分加水分解反応を促進させるために60〜100℃の温度で加熱するようにしてもよい。さらに部分加水分解反応を促進させる目的で、塩酸、酢酸、ハロゲン化シラン、クロロ酢酸、クエン酸、安息香酸、ジメチルマロン酸、蟻酸、プロピオン酸、グルタル酸、グリコール酸、マレイン酸、マロン酸、トルエンスルホン酸、シュウ酸などの無機酸や有機酸を触媒として用いてもよい。 The organosilane oligomer of component D can be obtained by partially hydrolyzing the hydrolyzable organosilane of the general formula (1). The amount of water used relative to the hydrolyzable organosilane is 0.001 to 0.5 mol of water relative to 1 mol of the hydrolyzable group X. When the amount of water used is less than 0.001 mol, a sufficient partial hydrolyzate cannot be obtained, and when the amount of water used exceeds 0.5 mol, the stability of the partial hydrolyzate becomes poor. The method of partial hydrolysis is not particularly limited, and a hydrolyzable organosilane and a necessary amount of water may be added and blended. At this time, the partial hydrolysis reaction proceeds at room temperature, but the partial hydrolysis reaction is promoted. Therefore, heating may be performed at a temperature of 60 to 100 ° C. Furthermore, hydrochloric acid, acetic acid, halogenated silane, chloroacetic acid, citric acid, benzoic acid, dimethylmalonic acid, formic acid, propionic acid, glutaric acid, glycolic acid, maleic acid, malonic acid, toluene for the purpose of promoting partial hydrolysis reaction An inorganic acid such as sulfonic acid or oxalic acid or an organic acid may be used as a catalyst.
D成分のシリコーンジオール含有微粒子酸化物分散オリゴマーは、長期的に安定した性能を得るために、液のpHを2.0〜7.0の範囲に、より好ましくはpH2.5〜6.5の範囲、さらにより好ましくはpH3.0〜6.0の範囲に調整するのがよい。pHがこの範囲外であると、特に水の使用量がX1モルに対し0.3モル以上のときにD成分の長期的な性能低下が著しくなることがある。D成分のpHがこの範囲外にあれば、この範囲より酸性側のときにはアンモニア、エチレンジアミン等の塩基性試薬を添加してpHを調整すればよく、この範囲より塩基性側のときには塩酸、硝酸、酢酸等の酸性試薬を用いてpHを調整すればよい。この調整の方法は特に限定されるものではない。 In order to obtain long-term stable performance, the silicone diol-containing fine particle oxide-dispersed oligomer of component D has a pH of the liquid in the range of 2.0 to 7.0, more preferably pH 2.5 to 6.5. It is better to adjust to the range, even more preferably to the range of pH 3.0 to 6.0. When the pH is out of this range, the long-term performance deterioration of the D component may be remarkable particularly when the amount of water used is 0.3 mol or more with respect to X1 mol. If the pH of component D is outside this range, a basic reagent such as ammonia or ethylenediamine may be added to adjust the pH when it is acidic from this range, and hydrochloric acid, nitric acid, What is necessary is just to adjust pH using acidic reagents, such as an acetic acid. The adjustment method is not particularly limited.
平均組成式が上記(5)式で示されるE成分のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンはシリコーン系無機塗料の特徴の一つをなす重要な成分である。式(5)中、R3としては、上記式(3)中のR1と同じものを例示することができるが、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、ビニル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などの置換炭化水素基であり、より好ましくはメチル基およびフェニル基である。また式(5)中、a及びbはそれぞれ0.2≦a<2.0、0.0001≦b≦3、a+b<4の関係を満たす数であり、aが0.2未満又はbが3を超えると、硬化被膜にクラックを生じるなどの不都合があり、またaが2.0を超え4以下の場合又はbが0.0001未満であると、硬化がうまく進行しないという不都合がある。 The E component silanol group-containing polyorganosiloxane having an average composition formula represented by the above formula (5) is an important component constituting one of the characteristics of the silicone-based inorganic paint. In formula (5), R 3 may be the same as R 1 in formula (3), preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a phenyl group, a vinyl group, γ- Substituted hydrocarbon groups such as a glycidoxypropyl group, γ-methacryloxypropyl group, and 3,3,3-trifluoropropyl group, more preferably a methyl group and a phenyl group. In the formula (5), a and b are numbers satisfying the relations 0.2 ≦ a <2.0, 0.0001 ≦ b ≦ 3, and a + b <4, respectively, and a is less than 0.2 or b is If it exceeds 3, there are disadvantages such as causing cracks in the cured film, and if a is more than 2.0 and 4 or less, or if b is less than 0.0001, there is an inconvenience that curing does not proceed well.
このような(5)式のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンは、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、もしくはこれらに対応するアルコキシシランの1種もしくは2種以上の混合物を公知の方法による大量の水で加水分解することによって得ることができる。シラノール基含有ポリオルガノシロキサンを得るのにアルコキシシランを用いて公知の方法で加水分解した場合、加水分解されないアルコキシ基が微量に残ることがある。つまりシラノール基と極微量のアルコキシ基が共存するようなポリオルガノシロキサンが得られることがあるが、このようなポリオルガノシロキサンを用いても差支えない。 Examples of such a silanol group-containing polyorganosiloxane of formula (5) include, for example, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, or one or a mixture of two or more alkoxysilanes corresponding thereto. Can be obtained by hydrolysis with a large amount of water by a known method. When a silanol group-containing polyorganosiloxane is obtained by hydrolysis using a known method using alkoxysilane, a trace amount of alkoxy groups that are not hydrolyzed may remain. That is, a polyorganosiloxane in which a silanol group and a trace amount of an alkoxy group coexist may be obtained, but such a polyorganosiloxane may be used.
またF成分の触媒は、上記のD成分とE成分との縮合反応を促進し、被膜を硬化させる硬化触媒として働くものである。このような触媒としては、アルキルチタン酸塩、オクチル酸錫およびジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレート等のカルボン酸の金属塩;ジブチルアミン−2−ヘキソエート、ジメチルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート等のアミン塩;酢酸テトラメチルアンモニム等のカルボン酸第4級アンモニウム塩、テトラエチルペンタミン等のアミン類;N(−β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N(−β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミン系シランカップリング剤;p−トルエンスルホン酸、フタル酸、塩酸等の酸類;アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等のアルミニウム化合物、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタニウムテトラアセチルアセトネート等のチタニウム化合物、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルモノクロロシラン等のハロゲン化シラン等があるが、これらの他にもD成分とE成分との縮合反応に有効なものであれば特に制限されない。 The F component catalyst serves as a curing catalyst for accelerating the condensation reaction between the D component and the E component and curing the coating. Examples of such catalysts include metal salts of carboxylic acids such as alkyl titanates, tin octylate and dibutyltin dilaurate, dioctyltin dimaleate; amine salts such as dibutylamine-2-hexoate, dimethylamine acetate, and ethanolamine acetate; Quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium acetate, amines such as tetraethylpentamine; N (-β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N (-β-aminoethyl) -γ -Amine-based silane coupling agents such as aminopropylmethyldimethoxysilane; acids such as p-toluenesulfonic acid, phthalic acid and hydrochloric acid; aluminum compounds such as aluminum alkoxide and aluminum chelate; alkali catalysts such as potassium hydroxide; tetraisopropyl tita And titanium compounds such as tetrabutyltitanate and titanium tetraacetylacetonate, and halogenated silanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, and trimethylmonochlorosilane. There is no particular limitation as long as it is effective for the condensation reaction.
D成分とE成分の配合割合は、D成分30〜70重量部に対してE成分70〜30重量部が好ましく、より好ましくはD成分40〜60重量部に対してE成分60〜40重量部である(但し、D成分とE成分の合計量100重量部)。D成分が30重量部未満であると得られる無機塗膜の光沢の制御が難しく、E成分が70重量部を超えると無機塗膜の成膜性が損なわれるおそれがある。D成分とE成分の配合割合を上記の範囲で変化させることによって、無機塗膜の光沢を容易に調整することができるものであり、D成分を増量するように配合割合を調整すると無機塗膜の光沢度を小さくすることができ、D成分を減量するように配合割合を調整すると無機塗膜の光沢度を大きくすることができるものである。 The mixing ratio of the D component and the E component is preferably 70 to 30 parts by weight of the E component with respect to 30 to 70 parts by weight of the D component, more preferably 60 to 40 parts by weight of the E component with respect to 40 to 60 parts by weight of the D component. (However, the total amount of D component and E component is 100 parts by weight). When the D component is less than 30 parts by weight, it is difficult to control the gloss of the resulting inorganic coating film, and when the E component exceeds 70 parts by weight, the film formability of the inorganic coating film may be impaired. By changing the blending ratio of the D component and the E component in the above range, the gloss of the inorganic coating film can be easily adjusted. When the blending ratio is adjusted so as to increase the D component, the inorganic coating film The glossiness of the inorganic coating film can be increased by adjusting the blending ratio so as to reduce the D component.
また、F成分の触媒の添加量は、D成分とE成分の合計100重量部に対して0.0001〜10重量部であることが好ましい。より好ましくは0.0005〜8重量部であり、最も好ましくは0.0007〜5重量部である。F成分の触媒の添加量が0.0001重量部未満であると常温で硬化しない場合があり、またF成分の触媒の添加量が10重量部を超えると得られる無機塗膜の耐熱性や耐候性が悪くなる場合がある。 Moreover, it is preferable that the addition amount of the catalyst of F component is 0.0001-10 weight part with respect to a total of 100 weight part of D component and E component. More preferably, it is 0.0005-8 weight part, Most preferably, it is 0.0007-5 weight part. If the addition amount of the F component catalyst is less than 0.0001 parts by weight, it may not be cured at room temperature, and if the addition amount of the F component catalyst exceeds 10 parts by weight, the heat resistance and weather resistance of the resulting inorganic coating film May be worse.
上記のようにして調製されるシリコーン系無機塗料は、取り扱いの容易さから各種有機溶媒で希釈して使用することができる。有機溶媒の種類は、D成分あるいはE成分の1価炭化水素基の種類もしくは分子量の大きさによって選定されるものであり、このような有機溶媒としては微粒子酸化物の分散溶媒として示したもの等を挙げることができ、これらからなる群より選ばれた1種もしくは2種以上のものを使用することができる。 The silicone-based inorganic paint prepared as described above can be used after being diluted with various organic solvents for ease of handling. The type of the organic solvent is selected according to the type or molecular weight of the D component or E component monovalent hydrocarbon group. Examples of such an organic solvent include those shown as dispersion solvents for fine particle oxides, etc. 1 type or 2 types or more selected from the group consisting of these can be used.
このシリコーン系無機塗料の保存方法は、D成分、E成分及びF成分をそれぞれ別々に保存する3包装形をとるのが一般的であるが、D成分とF成分の混合成分と、E成分とを分けて2包装形としておき、使用時に両者を混合するようにしてもよく、またすべての成分を混合して一容器内に保存する1包装形とすることも可能である。但し、D成分とF成分を混合して保存する場合は、D成分のpHを2〜7に調整した後にF成分を加えて混合するようにするのが好ましく、さらにはD成分としてそのオルガノシロキサンの加水分解性基X1モルに対する水の使用量を0.3モル以下にしたものを使用するのが好ましい。 In general, the silicone-based inorganic paint is stored in a three-packed form in which the D component, the E component, and the F component are stored separately. The mixed component of the D component and the F component, the E component, The two may be divided into two package types, and the two may be mixed at the time of use. Alternatively, all the components may be mixed and stored in one container. However, when the D component and the F component are mixed and stored, it is preferable to adjust the pH of the D component to 2 to 7 and then add and mix the F component. It is preferable to use a solution in which the amount of water used is 0.3 mol or less with respect to 1 mol of the hydrolyzable group.
また、このシリコーン系無機塗料には、必要に応じてレベリング剤、増粘剤、顔料、染料、アルミペースト、ガラスフリット、金属粉、抗酸化剤、紫外線吸収剤等をその特性に影響を与えない範囲内で添加することができる。 In addition, leveling agents, thickeners, pigments, dyes, aluminum pastes, glass frit, metal powders, antioxidants, UV absorbers, etc. will not affect the properties of this silicone-based inorganic paint as necessary. It can be added within the range.
次に、特開平9−249822号公報には、2種類のシリコーン系無機塗料が開示されている。2種類のうち一方のシリコーン系無機塗料(以下シリコーン系無機塗料(1)とする)は、
一般式 (R1)mSi(OR2)4−m (6)
(式(6)中、R1は各々メチル基、エチル基又はフェニル基を表し、R2は各々炭素数1〜8のアルキル基を表す。mは0,1又は2である。)
で表されるケイ素化合物及び/又はその部分加水分解物を主成分とするケイ素アルコキシド系塗料に、紫外線吸収剤を配合したものである。
Next, JP-A-9-249822 discloses two types of silicone-based inorganic paints. One of the two types of silicone-based inorganic paint (hereinafter referred to as silicone-based inorganic paint (1))
General formula (R 1 ) m Si (OR 2 ) 4-m (6)
(In the formula (6), R 1 each represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group, R 2 is .m each represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is 0, 1 or 2.)
An ultraviolet absorber is blended in a silicon alkoxide-based paint mainly composed of a silicon compound represented by formula (1) and / or a partial hydrolyzate thereof.
この一般式(6)で表されるケイ素化合物及び/又はその部分加水分解物を主成分とするケイ素アルコキシドは、次の(i)、(ii)、(iii)の化合物を主成分とする混合物を適当な溶剤で希釈し、硬化剤及び触媒を必要量添加して加水分解及び縮重合させて得ることができ、重量平均分子量Mwがポリスチレン換算で500〜3000で、且つ分子量分布Mw/Mn(Mnは数平均分子量)が1.1〜3.0であるものが望ましい。より好ましくはMw=600〜3000で且つMw/Mn=1.2〜1.8である。重量平均分子量及び分子量分布がこの範囲より小さいときには、縮重合の際の硬化収縮が大きくなり、焼き付け後に塗膜にクラックが発生し易くなる傾向がある。また重量平均分子量及び分子量分布がこの範囲より大きいときには、反応が遅過ぎて硬化し難しいか、硬化しても柔らかい塗膜になったり、塗膜のレベリング性が非常に悪いものになったりする傾向がある。
(i):一般式(6)においてm=0で示されるケイ素化合物及びコロイド状シリカ20〜200重量部
(ii):一般式(6)においてm=1で示されるケイ素化合物100重量部
(iii):一般式(6)においてm=2で示されるケイ素化合物0〜80重量部
これらのケイ素化合物としては後述の(7)式におけるアルコキシシラン類を用いることができる。また成分(i)のコロイド状シリカ(コロイダルシリカ)は微粒子シリカ成分を水、メタノール等の有機溶剤またはこれらの混合溶剤中に分散して使用するが、それらがコロイド状である限り、その粒径や溶剤種等は特に制限されるものではない。尚、成分(i)のコロイド状シリカの配合量は分散媒も含む重量部である。
The silicon alkoxide mainly composed of the silicon compound represented by the general formula (6) and / or a partial hydrolyzate thereof is a mixture mainly composed of the following compounds (i), (ii) and (iii): Can be obtained by diluting with an appropriate solvent, adding a necessary amount of a curing agent and a catalyst, followed by hydrolysis and condensation polymerization, having a weight average molecular weight Mw of 500 to 3000 in terms of polystyrene, and a molecular weight distribution Mw / Mn ( Mn preferably has a number average molecular weight) of 1.1 to 3.0. More preferably, Mw = 600 to 3000 and Mw / Mn = 1.2 to 1.8. When the weight average molecular weight and the molecular weight distribution are smaller than these ranges, the curing shrinkage during the condensation polymerization becomes large, and cracks tend to occur in the coating film after baking. Also, when the weight average molecular weight and molecular weight distribution are larger than this range, the reaction is too slow and hard to cure, or even when cured, the coating tends to be soft, or the leveling properties of the coating tend to be very poor. There is.
(I): 20 to 200 parts by weight of the silicon compound and colloidal silica represented by m = 0 in the general formula (6) (ii): 100 parts by weight of the silicon compound represented by m = 1 in the general formula (6) (iii) ): 0 to 80 parts by weight of a silicon compound represented by m = 2 in the general formula (6) As these silicon compounds, alkoxysilanes in the later-described formula (7) can be used. Further, the component (i) colloidal silica (colloidal silica) is used by dispersing the fine particle silica component in water, an organic solvent such as methanol, or a mixed solvent thereof, as long as they are colloidal. There are no particular restrictions on the solvent type. In addition, the compounding quantity of the colloidal silica of a component (i) is a weight part also including a dispersion medium.
シリコーン系無機塗料(1)において必要に応じて用いられる前記の硬化剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、塩酸、リン酸、硫酸等の無機酸や、蟻酸、酢酸、クロロ酢酸等の有機酸の希薄溶液等の酸性触媒、あるいは後述する塩基性触媒を単独で又は2種以上を併用して使用することができる。また前記成分(i)としてコロイド状シリカを用いる場合は、コロイド状シリカが酸性を示すのでこれが触媒となり、酸性触媒として何も入れなくともよい。 Although it does not specifically limit as said hardening | curing agent used as needed in a silicone type inorganic coating material (1), For example, inorganic acids, such as hydrochloric acid, phosphoric acid, a sulfuric acid, formic acid, an acetic acid, chloroacetic acid An acidic catalyst such as a dilute solution of an organic acid such as a basic catalyst described later can be used alone or in combination of two or more. Further, when colloidal silica is used as the component (i), the colloidal silica exhibits acidity, so that it becomes a catalyst, and nothing is required as an acidic catalyst.
シリコーン系無機塗料(1)において必要に応じて用いられる前記の触媒としては塩基性触媒が使用される。この塩基性触媒としては、特に限定されるものではないが、例えばトリエタノールアミン等のアミン類;γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシラン類;無機酸(例えば塩酸、硝酸、リン酸等)又は有機酸(例えば蟻酸、酢酸、プロピオン酸等)のアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、n−ブチルアミン等の塩、あるいは無機酸又は有機酸の塩と第4級アンモニウム塩との複分解塩等を例示することができる。これらの種類や添加量については何等限定されない。 As the catalyst used as necessary in the silicone-based inorganic paint (1), a basic catalyst is used. The basic catalyst is not particularly limited. For example, amines such as triethanolamine; γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, etc. Aminosilanes; salts of inorganic acids (eg, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, etc.) or organic acids (eg, formic acid, acetic acid, propionic acid, etc.), such as ammonia, trimethylamine, triethylamine, n-butylamine, or inorganic or organic acids Examples thereof include metathesis salts of salts and quaternary ammonium salts. These types and addition amounts are not limited at all.
シリコーン系無機塗料(1)には前記の成分の他に、必要に応じて、コロイド状シリカ以外の充填剤(例えばアルミナゾル、ヒュームドシリカ等の無機充填剤)、着色剤、希釈溶剤、増粘剤、界面活性剤等の種々の添加剤を1種以上配合することができる。この希釈溶剤としては特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール(IPA)等のアルコール類;エチレングリコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類などを挙げることができ、これらを1種あるいは2種以上を併せて使用することができる。 In addition to the above-mentioned components, the silicone-based inorganic paint (1) may contain a filler other than colloidal silica (for example, an inorganic filler such as alumina sol or fumed silica), a colorant, a diluting solvent, and a thickener as necessary. One or more kinds of various additives such as an agent and a surfactant can be blended. Although it does not specifically limit as this dilution solvent, For example, alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol (IPA); Cellosolves, such as ethylene glycol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, etc. can be mentioned, These are 1 type or Two or more kinds can be used in combination.
シリコーン系無機塗料(1)は、そのpH値を3.8〜6.0に調整することによって前記の分子量の範囲内で安定して使用することができる。pH値がこの範囲外にあると、シリコーン系無機塗料(1)は安定性が悪くなり、シリコーン系無機塗料(1)を調製した後の使用できる期間が限られることがある。ここで、pH値調整方法は特に制限されないが、例えばシリコーン系無機塗料(1)の原料混合時にpH値が3.8未満となった場合は、アンモニア等の塩基性試薬を用いて前記所定範囲内のpH値に調整すればよく、pH値が6.0を超えた場合は、塩酸等の酸性試薬を用いて前記所定範囲内に調整すればよい。またpH値によっては、分子量が小さいまま逆に反応が進まず、前記の分子量範囲に到達させるのに時間がかかる場合は、シリコーン系無機塗料(1)を加熱して反応を促進させるようにしてもよく、酸性試薬でpH値を下げて反応を進めた後、塩基性試薬で所定のpH値に戻すようにしてもよい。 The silicone-based inorganic paint (1) can be stably used within the aforementioned molecular weight range by adjusting its pH value to 3.8 to 6.0. If the pH value is outside this range, the silicone-based inorganic paint (1) becomes unstable, and the usable period after the preparation of the silicone-based inorganic paint (1) may be limited. Here, the pH value adjusting method is not particularly limited. For example, when the pH value becomes less than 3.8 when the raw material of the silicone-based inorganic paint (1) is mixed, the predetermined range is set using a basic reagent such as ammonia. What is necessary is just to adjust to the inside pH value, and what is necessary is just to adjust to the said predetermined range using acidic reagents, such as hydrochloric acid, when pH value exceeds 6.0. Depending on the pH value, the reaction does not proceed conversely with a small molecular weight, and if it takes time to reach the molecular weight range, the silicone-based inorganic paint (1) is heated to promote the reaction. Alternatively, the pH value may be lowered with an acidic reagent and the reaction may be advanced, and then returned to a predetermined pH value with a basic reagent.
上記のようにpH値を調整した場合、または調整しない場合でも、使用に至るまでの間、または少なくとも使用時に、シリコーン系無機塗料(1)に塩基性触媒を添加すれば縮合反応を促進し、塗膜中の架橋点を増やすことができるので、安定して耐クラック性の良い塗膜を得ることができるものである。また、架橋反応を促進することによって、硬化時間を短縮し、あるいは硬化温度を下げることができるために、経済的である。 Even when the pH value is adjusted as described above, or even when the pH value is not adjusted, the condensation reaction is promoted by adding a basic catalyst to the silicone-based inorganic paint (1) during use or at least during use, Since the number of crosslinking points in the coating film can be increased, it is possible to stably obtain a coating film having good crack resistance. Further, by promoting the crosslinking reaction, the curing time can be shortened or the curing temperature can be lowered, which is economical.
また、特開平9−249822号公報に開示された2種類のシリコーン系無機塗料うち、他方のシリコーン系無機塗料(以下シリコーン系無機塗料(2)とする)は、
一般式 (R3)nSiX4−n (7)
(式(7)中、R3は各々置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価の炭化水素基を表し、Xは加水分解性基を表す。nは0〜3の整数である。)
で表される加水分解性オルガノシランを、有機溶媒及び/又は水に分散されたコロイド状シリカ中で部分加水分解してなる、オルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液(G)と、
平均組成式 (R4)dSi(OH)eO(4−d−e)/2 (8)
(式(8)中、R4は各々置換もしくは非置換の炭素数1〜8の1価の炭化水素基を表し、dおよびeはそれぞれ0.2≦d≦2.0、0.0001≦e≦3、d+e<4の関係を満たす数である。)
で表される、分子中にシラノール基を含有するポリオルガノシロキサン(H)と、
硬化触媒(I)の、
(G),(H),(I)の3成分を必須成分として含有するケイ素アルコキシド系塗料に、紫外線吸収剤を配合したものである。
Of the two types of silicone-based inorganic paints disclosed in JP-A-9-249822, the other silicone-based inorganic paint (hereinafter referred to as silicone-based inorganic paint (2)) is:
Formula (R 3 ) n SiX 4-n (7)
(In Formula (7), R 3 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, X represents a hydrolyzable group, and n is an integer of 0 to 3. )
A silica-dispersed oligomer solution of organosilane (G) obtained by partially hydrolyzing the hydrolyzable organosilane represented by the formula (I) with colloidal silica dispersed in an organic solvent and / or water;
Average composition formula (R 4 ) d Si (OH) e O (4-de) / 2 (8)
(In Formula (8), R 4 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and d and e are 0.2 ≦ d ≦ 2.0 and 0.0001 ≦, respectively. (It is a number that satisfies the relationship of e ≦ 3 and d + e <4.)
A polyorganosiloxane (H) containing a silanol group in the molecule represented by:
Of the curing catalyst (I),
A silicon alkoxide paint containing the three components (G), (H), and (I) as essential components is blended with an ultraviolet absorber.
シリコーン系無機塗料(2)に用いられる(G)成分のシリカ分散オリゴマーは、被膜形成に際して硬化反応に預かる官能性基としての加水分解性基Xを有するベースポリマーの主成分である。これは、有機溶媒あるいは水、もしくはこれらの混合溶媒に分散したコロイド状シリカに、前記一般式(7)式で表される加水分解性オルガノシランの1種又は2種以上を加え、コロイド状シリカ中の水あるいは別途添加された水により加水分解性オルガノシランを部分加水分解することで得られる。 The silica-dispersed oligomer of component (G) used in the silicone-based inorganic paint (2) is a main component of a base polymer having a hydrolyzable group X as a functional group that is subjected to a curing reaction during film formation. This is achieved by adding one or more hydrolyzable organosilanes represented by the above general formula (7) to colloidal silica dispersed in an organic solvent, water, or a mixed solvent thereof, to form colloidal silica. It can be obtained by partially hydrolyzing the hydrolyzable organosilane with water therein or water added separately.
前記一般式(7)で表される加水分解性オルガノシラン中のR3としては、炭素数1〜8の置換又は非置換の1価の炭化水素基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基;2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基などのアラルキル基;フェニル基、トリル基などのアリール基;ビニル基、アリル基などのアルケニル基;クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などのハロゲン置換炭化水素基;γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基などの置換炭化水素基等を例示することができる。これらの中でも合成の容易さ、あるいは入手の容易さから炭素数1〜4のアルキル基及び、フェニル基が好ましい。 R 3 in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (7) is a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Alkyl groups such as butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group and octyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; aralkyl groups such as 2-phenylethyl group and 3-phenylpropyl group; phenyl group and tolyl Aryl groups such as vinyl groups; alkenyl groups such as vinyl groups and allyl groups; halogen-substituted hydrocarbon groups such as chloromethyl groups, γ-chloropropyl groups, and 3,3,3-trifluoropropyl groups; γ-methacryloxypropyl groups Substituted hydrocarbon such as γ-glycidoxypropyl group, 3,4-epoxycyclohexylethyl group, γ-mercaptopropyl group, etc. It can be exemplified, and the like. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable because of easy synthesis or availability.
前記一般式(7)中の加水分解性基Xとしては、アルコキシ基、アセトキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基などが挙げられる。これらの中でも入手の容易さ及びシリカ分散オリゴマー溶液(G)を調製し易いことからアルコキシ基が好ましい。このような加水分解性オルガノシランとしては、上記一般式(7)中のnが0〜3の整数である、モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−の各官能性のアルコキシシラン類、アセトキシシラン類、オキシムシラン類、エノキシシラン類、アミノシラン類、アミノキシシラン類、アミドシラン類などが挙げられる。これらの中でも入手の容易さ及びシリカ分散オリゴマー溶液(G)を調製し易いことからアルコキシシラン類が好ましい。 Examples of the hydrolyzable group X in the general formula (7) include an alkoxy group, an acetoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, and an amide group. Among these, an alkoxy group is preferable because it is easily available and a silica-dispersed oligomer solution (G) can be easily prepared. Examples of the hydrolyzable organosilane include mono-, di-, tri-, and tetra-functional alkoxysilanes in which the n in the general formula (7) is an integer of 0 to 3, acetoxy Examples thereof include silanes, oxime silanes, enoxysilanes, aminosilanes, aminoxysilanes, and amidosilanes. Among these, alkoxysilanes are preferable because they are easily available and the silica-dispersed oligomer solution (G) is easy to prepare.
特に、n=0のテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどを例示することができ、n=1のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどを例示することができる。またn=2のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシランなどを例示することができる。さらにn=3のトリオルガノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルイソブチルメトキシシランなどを例示することができる。また一般にシランカップリング剤とよばれるオルガノシラン化合物もアルコキシシラン類として用いることができる。 In particular, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and the like can be exemplified as the n = 0 tetraalkoxysilane, and the methyltrialkoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, and the like can be exemplified as the n = 1 organotrialkoxysilane. Examples thereof include isopropoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane and the like. Examples of n = 2 diorganodialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and methylphenyldimethoxysilane. Further, examples of the triorganoalkoxysilane with n = 3 include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylisopropoxysilane, and dimethylisobutylmethoxysilane. Organosilane compounds generally called silane coupling agents can also be used as alkoxysilanes.
これらの一般式(7)の加水分解性オルガノシランのうち、50モル%以上がn=1で表される3官能性のものであることが好ましい。より好ましくは60モル%以上であり、最も好ましくは70モル%以上である。n=1の3官能性のものが50モル%未満では、十分な塗膜硬度を得ることが難しいと共に、乾燥硬化性が劣り易くなるものである。 Of these hydrolyzable organosilanes of the general formula (7), 50 mol% or more is preferably a trifunctional compound represented by n = 1. More preferably, it is 60 mol% or more, and most preferably 70 mol% or more. When the trifunctional compound with n = 1 is less than 50 mol%, it is difficult to obtain a sufficient coating film hardness, and the dry curability tends to be inferior.
(G)成分で使用するコロイド状シリカとしては、水分散性あるいはアルコールなどの非水系の有機溶媒分散性コロイド状シリカを使用することができ、前述のシリコーン系無機塗料(1)に用いられるコロイド状シリカと同様のものを使用することができる。一般にこのようなコロイド状シリカは固形分としてのシリカを20〜50重量%含有しており、この値からシリカ配合量を決定できる。 As the colloidal silica used in the component (G), water-dispersible or non-aqueous organic solvent-dispersible colloidal silica such as alcohol can be used, and the colloid used in the silicone-based inorganic paint (1) described above. The same silica gel can be used. Generally, such colloidal silica contains 20 to 50% by weight of silica as a solid content, and the amount of silica can be determined from this value.
水分散性コロイド状シリカを使用する場合、固形分以外の成分として存在する水は(G)成分の加水分解に用いることができる。水分散性コロイド状シリカは通常水ガラスから作られるが、このようなコロイド状シリカは市販品を容易に入手することができる。また有機溶媒分散性のコロイド状シリカは、前記水分散性コロイド状シリカの水を有機溶媒と置換することで容易に調製することができる。このような有機溶媒分散性コロイド状シリカも水分散性コロイド状シリカと同様に市販品を容易に入手することができる。コロイド状シリカを分散する有機溶媒の種類は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールなどの低級脂肪族アルコール類;エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエチレングリコール誘導体;ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどのジエチレングリコール誘導体、ジアセトンアルコール等を挙げることができる。これらからなる群より選ばれた1種もしくは2種以上のものを使用することができるが、これらの親水性有機溶剤と併用してトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシムなども用いることができる。 When water-dispersible colloidal silica is used, water present as a component other than the solid content can be used for hydrolysis of the component (G). Water-dispersible colloidal silica is usually made from water glass, but such colloidal silica is readily available commercially. The organic solvent-dispersible colloidal silica can be easily prepared by replacing the water of the water-dispersible colloidal silica with an organic solvent. Such an organic solvent-dispersible colloidal silica can be easily obtained as a commercial product in the same manner as the water-dispersible colloidal silica. Examples of the organic solvent in which the colloidal silica is dispersed include, for example, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol; ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether acetate. Examples include ethylene glycol derivatives; diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether, and diacetone alcohol. One or two or more selected from the group consisting of these can be used, but in combination with these hydrophilic organic solvents, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Methyl ethyl ketoxime can also be used.
(G)成分中のコロイド状シリカは、シリコーン系無機塗料(2)の硬化被膜の硬度を高くするために必須のものである。(G)成分中においてコロイド状シリカは、シリカ固形分として5〜95重量%の範囲で含有されるのが好ましい。より好ましくは10〜90重量%、最も好ましくは20〜85重量%の範囲である。含有量が5重量%未満であると所望の被膜硬度が得られず、また95重量%を超えるとシリカの均一分散が困難となり、(G)成分にゲル化等の不都合を招来するおそれがある。 The colloidal silica in the component (G) is essential for increasing the hardness of the cured coating of the silicone-based inorganic paint (2). In the component (G), the colloidal silica is preferably contained in the range of 5 to 95% by weight as the silica solid content. More preferably, it is 10 to 90 weight%, Most preferably, it is the range of 20 to 85 weight%. If the content is less than 5% by weight, the desired film hardness cannot be obtained, and if it exceeds 95% by weight, it is difficult to uniformly disperse the silica, which may cause inconveniences such as gelation in the component (G). .
(G)成分のオルガノシランのシリカ分散オリゴマーは、通常、一般式(7)の加水分解性オルガノシランを水分散性コロイド状シリカまたは有機溶媒分散性コロイド状シリカの少なくとも一方の中で部分加水分解して得ることができる。加水分解性オルガノシランに対する水の使用量は、加水分解性基X1モルに対して水0.001〜0.5モルが好ましい。水の使用量が0.001モル未満であると充分な部分加水分解物を得ることができず、また水の使用量が0.5モルを超えると部分加水分解物の安定性が悪くなるおそれがある。部分加水分解する方法は特に限定されないものであり、加水分解性オルガノシランとコロイド状シリカとを混合して必要量の水を添加配合すればよく、このとき部分加水分解反応は常温で進行するが、部分加水分解反応を促進させるために60〜100℃に加温するようにしてもよい。さらに部分加水分解反応を促進させる目的で、塩酸、酢酸、ハロゲン化シラン、クロロ酢酸、クエン酸、安息香酸、ジメチルマロン酸、蟻酸、プロピオン酸、グルタル酸、グリコール酸、マレイン酸、マロン酸、トルエンスルホン酸、シュウ酸などの無機酸や有機酸を触媒として用いてもよい。 The silica-dispersed oligomer of organosilane as component (G) is usually a partial hydrolysis of hydrolyzable organosilane of general formula (7) in at least one of water-dispersible colloidal silica and organic solvent-dispersible colloidal silica. Can be obtained. The amount of water used relative to the hydrolyzable organosilane is preferably 0.001 to 0.5 mol of water with respect to 1 mol of the hydrolyzable group. If the amount of water used is less than 0.001 mol, a sufficient partial hydrolyzate cannot be obtained, and if the amount of water used exceeds 0.5 mol, the stability of the partial hydrolyzate may be deteriorated. There is. The method of partial hydrolysis is not particularly limited, and a hydrolyzable organosilane and colloidal silica may be mixed and mixed with a necessary amount of water. At this time, the partial hydrolysis reaction proceeds at room temperature. In order to promote the partial hydrolysis reaction, it may be heated to 60 to 100 ° C. Furthermore, hydrochloric acid, acetic acid, halogenated silane, chloroacetic acid, citric acid, benzoic acid, dimethylmalonic acid, formic acid, propionic acid, glutaric acid, glycolic acid, maleic acid, malonic acid, toluene for the purpose of promoting partial hydrolysis reaction An inorganic acid such as sulfonic acid or oxalic acid or an organic acid may be used as a catalyst.
(G)成分のオルガノシランのシリカ分散オリゴマーは、長期的に安定した性能を得るために、液のpH値を2.0〜7.0の範囲に、より好ましくはpH2.5〜6.5の範囲に、さらにより好ましくはpH3.0〜6.0の範囲に調整するのがよい。pH値がこの範囲外であると、特に水の使用量がX1モルに対し0.3モル以上のときに(G)成分の長期的な性能低下が著しくなることがある。(G)成分のpH値がこの範囲外にあれば、この範囲より酸性側のときにはアンモニア、エチレンジアミン等の塩基性試薬を添加してpH値を調整すればよく、この範囲より塩基性側のときには塩酸、硝酸、酢酸等の酸性試薬を用いてpH値を調整すればよい。この調整の方法は特に限定されるものではない。 The silica-dispersed oligomer of organosilane as component (G) has a liquid pH value in the range of 2.0 to 7.0, more preferably 2.5 to 6.5, in order to obtain long-term stable performance. It is better to adjust to a range of pH 3.0 to 6.0, even more preferably in the range of 3.0 to 6.0. When the pH value is out of this range, the long-term performance deterioration of the component (G) may be significant particularly when the amount of water used is 0.3 mol or more with respect to X1 mol. If the pH value of the component (G) is outside this range, the pH value may be adjusted by adding a basic reagent such as ammonia or ethylenediamine when the pH value is more acidic than this range. What is necessary is just to adjust pH value using acidic reagents, such as hydrochloric acid, nitric acid, and an acetic acid. The adjustment method is not particularly limited.
シリコーン系無機塗料(2)で用いる(H)成分のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンは、平均組成式が上記(8)式で表されるものであり、(8)式中のR4としては、上記(7)式中のR3と同じものを例示することができるが、R4中の5〜50重量%はフェニル基である。フェニル基が5重量%未満では塗膜の伸びが低下しクラックが発生し易くなり、50重量%を超えると硬化が遅くなり過ぎてしまうおそれがある。この他のR4は好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−アミノプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などの置換炭化水素基、より好ましくはメチル基およびエチル基のアルキル基である。また(8)式中、d及びeはそれぞれ0.2≦d≦2.0、0.0001≦e≦3、d+e<4の関係を満たす数であり、dが0.2未満又はeが3を超えると、硬化被膜にクラックを生じるなどの不都合があり、またdが2を超え4以下の場合又はeが0.0001未満であると、硬化がうまく進行しないものである。 The (H) component silanol group-containing polyorganosiloxane used in the silicone-based inorganic paint (2) has an average composition formula represented by the above formula (8), and R 4 in the formula (8) is: it can be exemplified the same as R 3 above (7) wherein 5 to 50 wt% in R 4 is a phenyl group. If the phenyl group is less than 5% by weight, the elongation of the coating film is reduced and cracks are likely to occur, and if it exceeds 50% by weight, curing may be too slow. The other R 4 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, a γ-glycidoxypropyl group, a γ-methacryloxypropyl group, a γ-aminopropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl. Substituted hydrocarbon groups such as groups, more preferably alkyl groups of methyl and ethyl groups. In the formula (8), d and e are numbers satisfying the relations 0.2 ≦ d ≦ 2.0, 0.0001 ≦ e ≦ 3, and d + e <4, respectively, and d is less than 0.2 or e is If it exceeds 3, there are disadvantages such as cracks in the cured film, and if d is more than 2 and 4 or less, or if e is less than 0.0001, curing does not proceed well.
このような(8)式のシラノール基含有ポリオルガノシロキサン(H)は、例えば、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、もしくはこれらに対応するアルコキシシランの1種もしくは2種以上の混合物を公知の方法により大量の水で加水分解することによって得ることができる。シラノール基含有ポリオルガノシロキサンを得るために、アルコキシシランを用いて公知の方法で加水分解した場合、加水分解されないアルコキシ基が微量に残ることがある。つまりシラノール基と極微量のアルコキシ基が共存するようなポリオルガノシロキサンが得られることがあるが、このようなポリオルガノシロキサンを用いても差支えない。 Such a silanol group-containing polyorganosiloxane (H) of the formula (8) is, for example, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, phenyltrichlorosilane, diphenyldichlorosilane, or one or two alkoxysilanes corresponding thereto. The above mixture can be obtained by hydrolyzing with a large amount of water by a known method. In order to obtain a silanol group-containing polyorganosiloxane, when it is hydrolyzed by a known method using alkoxysilane, an unhydrolyzed alkoxy group may remain in a trace amount. That is, a polyorganosiloxane in which a silanol group and a trace amount of an alkoxy group coexist may be obtained, but such a polyorganosiloxane may be used.
またこのような(H)成分のシラノール基含有ポリオルガノシロキサンの分子量は700〜20000が好ましい。ここでいう分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定による標準ポリスチレン換算による重量平均分子量であり、700未満の場合、形成された塗膜の硬化性が遅く、またクラックが発生し易くなり、20000を超える場合、顔料を添加されたシリコーン系無機塗料(2)から形成された塗膜に光沢がなく、また平滑性も悪くなるおそれがある。 The molecular weight of the silanol group-containing polyorganosiloxane as the component (H) is preferably 700 to 20000. The molecular weight here is a weight average molecular weight in terms of standard polystyrene by GPC (gel permeation chromatography) measurement. When the molecular weight is less than 700, the curability of the formed coating film is slow and cracks are likely to occur. When it exceeds 20000, the coating film formed from the silicone-based inorganic paint (2) to which the pigment has been added has no gloss and may have poor smoothness.
シリコーン系無機塗料(2)で用いる(I)成分の硬化触媒は、上記の(G)成分と(H)成分との縮合反応を促進し、被膜を硬化させるものである。このような触媒としては、アルキルチタン酸塩、オクチル酸錫およびジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジマレート等のカルボン酸の金属塩;ジブチルアミン−2−ヘキソエート、ジメチルアミンアセテート、エタノールアミンアセテート等のアミン塩;酢酸テトラメチルアンモニム等のカルボン酸第4級アンモニウム塩;テトラエチルペンタミン等のアミン類;N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミン系シランカップリング剤;p−トルエンスルホン酸、フタル酸、塩酸等の酸類;アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等のアルミニウム化合物、水酸化カリウムなどのアルカリ触媒、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、チタニウムテトラアセチルアセトネート等のチタニウム化合物、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルモノクロロシラン等のハロゲン化シラン等があるが、これらの他にも(G)成分と(H)成分との縮合反応に有効なものであれば特に制限されない。 The curing catalyst of the component (I) used in the silicone-based inorganic paint (2) accelerates the condensation reaction between the component (G) and the component (H) and cures the coating. Examples of such catalysts include metal salts of carboxylic acids such as alkyl titanates, tin octylate and dibutyltin dilaurate, dioctyltin dimaleate; amine salts such as dibutylamine-2-hexoate, dimethylamine acetate, and ethanolamine acetate; Carboxylic acid quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium acetate; amines such as tetraethylpentamine; N-β-aminoethyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β-aminoethyl-γ-aminopropylmethyl Amine-based silane coupling agents such as dimethoxysilane; acids such as p-toluenesulfonic acid, phthalic acid and hydrochloric acid; aluminum compounds such as aluminum alkoxide and aluminum chelate; alkali catalysts such as potassium hydroxide; tetraisopropyl titanate; There are titanium compounds such as trabutyl titanate and titanium tetraacetylacetonate, and halogenated silanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, and trimethylmonochlorosilane. In addition to these, (G) component and (H) component There is no particular limitation as long as it is effective for the condensation reaction.
(G)成分と(H)成分の配合割合は、(G)成分1〜99重量部に対して(H)成分99〜1重量部であり、好ましくは(G)成分5〜95重量部に対して(H)成分95〜5重量部、より好ましくは(G)成分10〜90重量部に対して(H)成分90〜10重量部である(但し、(G)成分と(H)成分の合計量100重量部)。(G)成分が1重量部未満であると常温硬化性に劣ると共に十分な被膜硬度が得られない。逆に(G)成分が99重量部を超えると硬化性が不安定で且つ良好な被膜が得られないおそれがある。 The mixing ratio of the component (G) and the component (H) is 99 to 1 part by weight of the component (H) with respect to 1 to 99 parts by weight of the component (G), preferably 5 to 95 parts by weight of the component (G). In contrast, 95 to 5 parts by weight of component (H), more preferably 90 to 10 parts by weight of component (H) with respect to 10 to 90 parts by weight of component (G) (provided that component (G) and component (H)) Total amount of 100 parts by weight). When the component (G) is less than 1 part by weight, the room temperature curability is inferior and sufficient film hardness cannot be obtained. On the other hand, when the component (G) exceeds 99 parts by weight, the curability is unstable and a good film may not be obtained.
また(I)成分の硬化触媒の添加量は、(G)成分と(H)成分の合計100重量部に対して0.0001〜10重量部であることが好ましい。より好ましくは0.0005〜8重量部であり、最も好ましくは0.0007〜5重量部である。硬化触媒(I)の添加量が0.0001重量部未満であると常温で硬化しない場合があり、また硬化触媒(I)の添加量が10重量部を超えると被膜の耐熱性や耐候性が悪くなる場合がある。 Moreover, it is preferable that the addition amount of the curing catalyst of (I) component is 0.0001-10 weight part with respect to a total of 100 weight part of (G) component and (H) component. More preferably, it is 0.0005-8 weight part, Most preferably, it is 0.0007-5 weight part. If the addition amount of the curing catalyst (I) is less than 0.0001 parts by weight, it may not be cured at room temperature, and if the addition amount of the curing catalyst (I) exceeds 10 parts by weight, the heat resistance and weather resistance of the film may be reduced. It may get worse.
上記のように調製されるシリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)には顔料や艶消し剤、フィラーなどを添加しても良い。添加する顔料種としては、カーボンブラック、キナクリドン、ナフトールレッド、シアニンブルー、シアニングリーン、ハンザイエロー等の有機顔料や、酸化チタン、硫酸バリウム、弁柄、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化鉄赤、複合金属酸化物等の無機顔料がよく、これらの群から選ばれる1種もしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、耐候性を向上させるには無機顔料が好ましい。またフィラーとしてはシリカ粉や硫酸バリウム等を用いることができるものであり、上記に列挙する群から選ばれる1種もしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。顔料やフィラーの粒径は特に限定されないが、平均粒径で0.01〜4μm程度が好ましい。 A pigment, a matting agent, a filler, or the like may be added to the silicone-based inorganic paint (1) or (2) prepared as described above. Examples of pigments to be added include organic pigments such as carbon black, quinacridone, naphthol red, cyanine blue, cyanine green, and hansa yellow, titanium oxide, barium sulfate, petal, calcium carbonate, alumina, iron oxide red, and composite metal oxide. An inorganic pigment such as a product is good, and one or two or more selected from these groups can be used in combination. Among these, inorganic pigments are preferable for improving weather resistance. Moreover, silica powder, barium sulfate, etc. can be used as a filler, and it can be used combining 1 type (s) or 2 or more types chosen from the group enumerated above. The particle diameter of the pigment or filler is not particularly limited, but is preferably about 0.01 to 4 μm in average particle diameter.
顔料の添加量は顔料の種類により隠蔽性が異なるので特に限定されないが、無機顔料の場合、樹脂固形分100重量部に対して15〜80重量部の範囲が好ましい。15重量部未満の場合は隠蔽性を十分に得ることができず、また80重量部を超えると塗膜の平滑性が悪くなるおそれがある。顔料の分散は通常の方法でおこなうことができ、またその際に分散剤、分散助剤、増粘剤、カップリング剤等を使用することが可能である。 The amount of pigment added is not particularly limited because the concealability varies depending on the type of pigment, but in the case of an inorganic pigment, a range of 15 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin solid content is preferable. When the amount is less than 15 parts by weight, the concealability cannot be sufficiently obtained, and when it exceeds 80 parts by weight, the smoothness of the coating film may be deteriorated. The pigment can be dispersed by an ordinary method, and a dispersant, a dispersion aid, a thickener, a coupling agent, and the like can be used at that time.
そして、シリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)に紫外線吸収剤を添加することによって、紫外線吸収性の塗料を得ることができる。紫外線吸収剤としては、2(2′ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物や、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物などの有機系紫外線吸収剤や、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンなどの無機系紫外線吸収剤を用いることができるものであり、有機系紫外線吸収剤と無機系紫外線吸収剤とを併用することもできる。 An ultraviolet absorbing paint can be obtained by adding an ultraviolet absorbent to the silicone-based inorganic paint (1) or (2). Examples of ultraviolet absorbers include organic ultraviolet absorbers such as benzotriazole compounds such as 2 (2′hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, benzophenone compounds such as 2,4-dihydroxybenzophenone, and particulate zinc oxide. And an inorganic ultraviolet absorber such as fine particle titanium oxide can be used, and an organic ultraviolet absorber and an inorganic ultraviolet absorber can be used in combination.
有機系の紫外線吸収剤はシリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)に比較的容易に分散させることができる。この有機系の紫外線吸収剤の添加量は特に制限されるものではないが、シリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)の固形分に対して、固形分として0.1〜30重量%の範囲が好ましい。添加量が0.1重量%未満では紫外線カットによる耐候性の向上の効果が不十分になり、また30重量%を超えて添加すると有機系紫外線吸収剤の色が強くなるために好ましくない。 The organic ultraviolet absorber can be relatively easily dispersed in the silicone-based inorganic paint (1) or (2). The addition amount of the organic ultraviolet absorber is not particularly limited, but is in the range of 0.1 to 30% by weight as the solid content with respect to the solid content of the silicone-based inorganic paint (1) or (2). Is preferred. If the addition amount is less than 0.1% by weight, the effect of improving the weather resistance due to UV cut becomes insufficient, and if it exceeds 30% by weight, the color of the organic ultraviolet absorber becomes strong, which is not preferable.
無機系紫外線吸収剤である微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンについても添加量は特に制限されるものではないが、シリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)の固形分に対して0.1〜20重量%の範囲が好ましい。添加量が0.1重量%未満では紫外線カットによる耐候性の向上の効果が不十分になり、また20重量%を超えると白く濁ってくる。 The addition amount of fine particle zinc oxide and fine particle titanium oxide, which are inorganic ultraviolet absorbers, is not particularly limited, but is 0.1 to 20 with respect to the solid content of the silicone-based inorganic paint (1) or (2). A range of% by weight is preferred. If the added amount is less than 0.1% by weight, the effect of improving the weather resistance due to UV cut becomes insufficient, and if it exceeds 20% by weight, it becomes cloudy white.
ここで、紫外線吸収剤は一般に紫外線を吸収して熱に変換する働きがあり、有機系紫外線吸収剤は長期の間にこの働きは小さくなるために寿命がある。これに対して無機系紫外線吸収剤の寿命は半永久的であり、紫外線吸収剤としては微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンのような無機系紫外線吸収剤を用いるのが好ましい。しかし、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンはシリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)に対する分散性が悪く、凝集して塗膜が白く濁り、この結果、紫外線カットの効果が極端に低下するおそれがある。また微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンの粉体にはいずれも光触媒作用があり、耐候性の低いアクリル樹脂やアルキッド樹脂などを用いる場合、樹脂自身が劣化して長期保存安定性が得られない。このために溶剤に微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを分散して使用することが考えられるが、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンは溶剤中で沈降が早く、この方法で分散性を高めることは難しい。 Here, the ultraviolet absorber generally has a function of absorbing ultraviolet light and converting it into heat, and the organic ultraviolet absorber has a lifetime because this function is reduced over a long period of time. On the other hand, the lifetime of the inorganic ultraviolet absorber is semi-permanent, and it is preferable to use an inorganic ultraviolet absorber such as fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide as the ultraviolet absorber. However, fine particle zinc oxide and fine particle titanium oxide have poor dispersibility in the silicone-based inorganic paint (1) or (2), and agglomerate and the coating film becomes cloudy white. is there. In addition, fine zinc oxide and fine titanium oxide powders have a photocatalytic action. When an acrylic resin or alkyd resin having low weather resistance is used, the resin itself deteriorates and long-term storage stability cannot be obtained. For this reason, it is conceivable to use fine zinc oxide or fine particle titanium oxide dispersed in a solvent. However, fine zinc oxide or fine particle titanium oxide settles quickly in the solvent, and it is difficult to improve the dispersibility by this method.
一方、上記の(G)のオルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液に用いる一般式(R3)nSiX4−nで表される加水分解性オルガノシランには微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを容易に分散させることができ、この分散液は透明性に優れ、長期貯蔵安定性にも優れている。そこでこの加水分解性オルガノシランに微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを添加して分散させた状態で使用するのが好ましい。加水分解性オルガノシランに微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを直接添加する他に、(R3)nSiX4−nの加水分解性オルガノシランをコロイド状シリカ中で部分加水分解して調製した(G)のオルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液に微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを添加して分散させるようにしてもよく、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを分散させたこのシリカ分散オリゴマー溶液をシリコーン系無機塗料(1)あるいは(2)に添加することによって、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンを配合したシリコーン系無機塗料を調製することができる。この場合、微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンの一次粒子(凝集していない粒子)の粒径は0.01μm〜0.5μmのものであることが好ましく、(G)のオルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液100重量部に対して微粒子酸化亜鉛や微粒子酸化チタンは200重量部程度まで分散させることが可能である(200重量部を超えると増粘が激しくなって攪拌不能になる)。上記の分散はサンドミルやボールミル、ペイントシェーカーなど一般的な混合装置を用いておこなうことができる。またこの際に耐候性が落ちないレベルで添加助剤やフィラーを添加してもよい。 On the other hand, in the hydrolyzable organosilane represented by the general formula (R 3 ) n SiX 4-n used in the silica-dispersed oligomer solution of organosilane (G), fine zinc oxide and fine titanium oxide are easily dispersed. This dispersion is excellent in transparency and long-term storage stability. Therefore, it is preferable to use the hydrolyzable organosilane in a state in which fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide is added and dispersed. In addition to directly adding fine particle zinc oxide and fine particle titanium oxide to hydrolyzable organosilane, (R 3 ) n SiX 4-n hydrolyzable organosilane was prepared by partial hydrolysis in colloidal silica (G ) The silica dispersion oligomer solution of organosilane may be dispersed by adding fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide, and this silica dispersed oligomer solution in which fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide is dispersed is used as a silicone-based inorganic paint. By adding to (1) or (2), it is possible to prepare a silicone-based inorganic paint blended with fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide. In this case, the particle size of the primary particles (non-aggregated particles) of fine particle zinc oxide or fine particle titanium oxide is preferably 0.01 μm to 0.5 μm, and the silica-dispersed oligomer solution of organosilane (G) Fine zinc oxide or fine titanium oxide can be dispersed up to about 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight (when the amount exceeds 200 parts by weight, the viscosity increases and stirring becomes impossible). The dispersion can be performed using a general mixing apparatus such as a sand mill, a ball mill, or a paint shaker. At this time, an additive aid or filler may be added at a level that does not lower the weather resistance.
次に、本発明において、光触媒含有無機塗膜4を形成する無機塗料としては、光触媒を配合したシリコーン系無機塗料を用いることができる。このシリコーン系無機塗料としては、例えば、特許第2776259号公報に開示されているものを用いることができる。すなわち、
一般式:Si(OR1)4 (9)
で表されるケイ素化合物、および/または、コロイド状シリカが、非水系の有機溶媒に分散した有機溶媒分散性であるコロイダルシリカを20〜200重量部、
一般式:R2Si(OR1)3 (10)
で表されるケイ素化合物を100重量部、
一般式:R2 2Si(OR1)2 (11)
で表されるケイ素化合物を0〜60重量部の割合で含有し(上記式(9)〜(11)においてR1、R2は1価の炭化水素基を示す)、
さらに光触媒を含有する塗料を用いることができる。
Next, in the present invention, as the inorganic paint for forming the photocatalyst-containing
General formula: Si (OR 1 ) 4 (9)
20 to 200 parts by weight of colloidal silica having an organic solvent dispersibility in which the silicon compound and / or colloidal silica is dispersed in a non-aqueous organic solvent,
General formula: R 2 Si (OR 1 ) 3 (10)
100 parts by weight of a silicon compound represented by
General formula: R 2 2 Si (OR 1 ) 2 (11)
In a proportion of 0 to 60 parts by weight (in the above formulas (9) to (11), R 1 and R 2 represent a monovalent hydrocarbon group),
Furthermore, a paint containing a photocatalyst can be used.
上記各ケイ素化合物は一般式が下式(12)で表されるものである。
一般式:R2 nSi(OR1)4−n (12)
(式(12)中、n=0〜3を示し、R1、R2は1価の炭化水素基を示す。)
前式(12)のR1、R2は1価の炭化水素基を示す限り限定はされないが、R2として炭素数1〜8の置換または非置換の炭化水素基を示す。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、2−フェニルエチル基、3−フェニルプロピル基等のアラルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ビニル基、アリル基等のアニケニル基、クロロメチル基、γ−クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、及び、γ−メタクリロキシプロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ−メルカプトプロピル基等の置換炭化水素基が挙げられる。なかでも合成の容易さ、または、入手の容易さから炭素数1〜4のアルキル基、及び、フェニル基が好ましい。
Each silicon compound has a general formula represented by the following formula (12).
General formula: R 2 n Si (OR 1 ) 4-n (12)
(In formula (12), n = 0 to 3 is shown, and R 1 and R 2 are monovalent hydrocarbon groups.)
R 1 and R 2 in formula (12) are not limited as long as they represent a monovalent hydrocarbon group, but R 2 represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. For example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and other alkyl groups, cyclopentyl group, cyclohexyl group and other cycloalkyl groups, 2-phenylethyl group, 3-phenylpropylene. Halogens such as aralkyl groups such as ruthel groups, aryl groups such as phenyl and tolyl groups, anikenyl groups such as vinyl and allyl groups, chloromethyl groups, γ-chloropropyl groups, and 3,3,3-trifluoropropyl groups Examples thereof include substituted hydrocarbon groups and substituted hydrocarbon groups such as γ-methacryloxypropyl group, γ-glycidoxypropyl group, 3,4-epoxycyclohexylethyl group, and γ-mercaptopropyl group. Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable because of ease of synthesis or availability.
前式(12)のR1には炭素数1〜4のアルキル基を主原料にするものが用いられる。特に、n=0のテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が例示され、n=1のオルガノトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が例示される。さらに、n=2のジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等が例示され、n=3のトリオルガノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルイソブチルメトキシシラン等が例示される。 As R 1 in the above formula (12), one having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms as a main raw material is used. In particular, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like are exemplified as the tetraalkoxysilane of n = 0, and methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane are exemplified as the organotrialkoxysilane of n = 1. , Phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane and the like. Further, examples of the n = 2 diorganodialkoxysilane include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, and the like, and n = 3 triorganoalkoxysilane. Examples thereof include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylisopropoxysilane, dimethylisobutylmethoxysilane and the like.
上記R1、R2は前式(9)、(10)、(11)において、同一の炭化水素基でもよいし、異なっていてもよい。 R 1 and R 2 in the above formulas (9), (10), and (11) may be the same hydrocarbon group or different.
シリコーン系無機塗料の調製は、例えば、前式(9)、(10)、(11)で表されるケイ素化合物を溶剤で希釈し、硬化剤として水または触媒を添加し、加水分解、及び、重縮合反応を行い調製される。これらケイ素化合物の重量平均分子量(Mw)はポリスチレン換算で算出される。この調製の際に、無機塗料の重量平均分子量(Mw)をポリスチレン換算で900以上にする。重量平均分子量(Mw)がポリスチレン換算で900未満であると、重縮合反応の際に硬化収縮が大きくなり、乾燥した無機塗膜にクラックが発生し易くなる。 Preparation of the silicone-based inorganic coating is, for example, diluting the silicon compound represented by the above formulas (9), (10), (11) with a solvent, adding water or a catalyst as a curing agent, hydrolysis, and It is prepared by performing a polycondensation reaction. The weight average molecular weight (Mw) of these silicon compounds is calculated in terms of polystyrene. In this preparation, the weight average molecular weight (Mw) of the inorganic coating is made 900 or more in terms of polystyrene. When the weight average molecular weight (Mw) is less than 900 in terms of polystyrene, curing shrinkage increases during the polycondensation reaction, and cracks are likely to occur in the dried inorganic coating film.
シリコーン系無機塗料には、前式(9)で表されるケイ素化合物と併用、または、代わりにコロイド状シリカを成分とすることができる。上記コロイド状シリカは、アルコール等の非水系の有機溶媒に分散した有機溶媒分散性のコロイダルシリカである。上記コロイダルシリカは固形分としてのシリカを20〜50重量%含有している。有機溶媒分散性のコロイダルシリカは有機溶媒を水と置換することで容易に調製できる。上記コロイダルシリカが分散している有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等の低級脂肪族アルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコールの誘導体、及び、ジアセトンアルコール等が挙げられ、これらの1種、もしくは2種以上が用いられる。さらに、親水性の有機溶媒と併用してトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシム等も用いることができる。なお、上記コロイダルシリカの上記配合量は、分散媒も含んだ重量である。 The silicone-based inorganic paint can be used in combination with the silicon compound represented by the above formula (9), or alternatively, colloidal silica as a component. The colloidal silica is an organic solvent-dispersible colloidal silica dispersed in a non-aqueous organic solvent such as alcohol. The colloidal silica contains 20 to 50% by weight of silica as a solid content. The organic solvent-dispersible colloidal silica can be easily prepared by replacing the organic solvent with water. Examples of the organic solvent in which the colloidal silica is dispersed include, for example, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol, ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monoethyl ether acetate. And ethylene glycol derivatives, diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether, and diacetone alcohol. One or more of these are used. Furthermore, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketoxime, etc. can be used in combination with a hydrophilic organic solvent. In addition, the said compounding quantity of the said colloidal silica is a weight also including a dispersion medium.
シリコーン系無機塗料を調製する際に硬化剤として水が汎用されるが、この水の量は、シリコーン系無機塗料中に45重量%以下が好ましく、25重量%以下がより好ましい。 Water is generally used as a curing agent when preparing the silicone-based inorganic paint, and the amount of this water is preferably 45% by weight or less, more preferably 25% by weight or less in the silicone-based inorganic paint.
シリコーン系無機塗料を調製する際に用いられる有機溶剤は、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール等の低級脂肪族アルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル等のエチレングリコール誘導体、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のジエチレングリコールの誘導体、及び、ジアセトンアルコール等が挙げられ、これらの1種、もしくは2種以上が用いられる。さらに、親水性の有機溶媒と併用してトルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトオキシム等も用いることができる。 Examples of the organic solvent used in preparing the silicone-based inorganic paint include lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol, ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monoethyl acetate. Examples thereof include ethylene glycol derivatives such as ether, diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether, and diacetone alcohol. One or more of these are used. Furthermore, toluene, xylene, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketoxime, etc. can be used in combination with a hydrophilic organic solvent.
シリコーン系無機塗料を調製する際は、シリコーン系無機塗料のpHを3.8〜6とすることが望ましい。このpH範囲であるとシリコーン系無機塗料の保存性が良く、このpH範囲外であると調製期間から塗布できる期間が限られてしまう。このpHの調整方法は限定しないが、例えば、材料を混合した際にpHが3.8未満となった場合、アンモニア等の塩基性試薬を添加して調整すればよく、pHが6を超えた場合、塩酸等の酸性試薬を添加して調整すればよい。また、pHによっては分子量が小さい状態で反応の進行が遅くなった場合、加熱して反応を促進してもよいし、酸性試薬でpHを下げて反応を進めた後に、塩基性試薬を添加して所定のpHとしてもよい。 When preparing the silicone-based inorganic paint, it is desirable that the pH of the silicone-based inorganic paint is 3.8-6. When the pH is within this range, the preservability of the silicone-based inorganic paint is good, and when it is outside this pH range, the period during which application can be performed is limited. The method for adjusting the pH is not limited. For example, when the pH is less than 3.8 when the materials are mixed, the pH may be adjusted by adding a basic reagent such as ammonia. In this case, an acid reagent such as hydrochloric acid may be added for adjustment. Depending on the pH, if the reaction progresses slowly with a small molecular weight, the reaction may be promoted by heating, or after the reaction is advanced by lowering the pH with an acidic reagent, a basic reagent is added. It may be a predetermined pH.
そしてこのシリコーン系無機塗料に光触媒を含有させることによって、光触媒性のシリコーン系無機塗料として使用することができるものである。光触媒としては酸化チタンを用いるのが一般的であるが、酸化チタンの他に、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化レニウムなどを挙げることもできる。光触媒の配合量は、シリコーン系無機塗料の乾燥固形分に対して0.5〜4重量%の範囲が好ましい。光触媒の配合量が0.5質量%未満であると、光触媒含有無機塗膜4の膜厚を確保しても、光触媒機能を十分に得ることができない。逆に光触媒の配合量が4重量%を超えると、光触媒含有無機塗膜4が白濁して、有機塗膜2による意匠表現が損なわれるおそれがある。
And by making this silicone type inorganic coating material contain a photocatalyst, it can be used as a photocatalytic silicone type inorganic coating material. In general, titanium oxide is used as a photocatalyst, but in addition to titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, zirconium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, germanium oxide, lead oxide , Cadmium oxide, copper oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, manganese oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, rhenium oxide, and the like. The blending amount of the photocatalyst is preferably in the range of 0.5 to 4% by weight with respect to the dry solid content of the silicone-based inorganic paint. When the blending amount of the photocatalyst is less than 0.5% by mass, the photocatalytic function cannot be sufficiently obtained even if the film thickness of the photocatalyst-containing
しかして、セメント系板1に塗装を行なうにあたっては、まず必要に応じてシーラー塗装を行なう。シーラー塗装は、予熱機でセメント系板1を予熱乾燥した後、塗装機にセメント系板1を通して、セメント系板1の表面にシーラー塗料を塗布し、これを乾燥機に通して焼付け乾燥することによって、行なうことができる。
Therefore, when coating the
そしてこのように必要に応じてシーラー塗装したセメント系板1を予熱機に通して予熱した後、塗装機に通して有機塗料を塗布し、これを乾燥機に通して焼付け乾燥することによって、有機塗膜2を形成する。次に、この有機塗膜2を形成したセメント系板1を予熱機に通して予熱した後、塗装機に通してシリコーン系無機塗料を塗布し、これを乾燥機に通して焼付け乾燥することによって、無機塗膜2を形成する。さらに、この有機塗膜2と無機塗膜3を形成したセメント系板1を予熱機に通して予熱した後、塗装機に通して光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布して、光触媒含有無機塗膜4を形成するものである。
Then, as necessary, the cement-based
上記の各塗装機としては、刷毛塗り方式、浸漬方式、スプレー塗布方式、ロールコート方式、ベル方式、フローコート方式、カーテンコート方式、ナイフコート方式など各種の塗布方式のものを用いることができるが、均一な厚みの塗膜を容易に得るために、スプレー塗布方式、ロールコート方式、そして回転カップを用いたベル方式のいずれかの方式の塗装機が好ましい。 As each of the above coating machines, various coating methods such as a brush coating method, a dipping method, a spray coating method, a roll coating method, a bell method, a flow coating method, a curtain coating method, and a knife coating method can be used. In order to easily obtain a coating film having a uniform thickness, a spray coater, a roll coater, or a bell coater using a rotating cup is preferred.
各塗料の塗布量は、特に限定されるものではないが、シリコーン系無機塗料の塗布量は、乾燥重量で3〜20g/m2の範囲が好ましい。シリコーン系無機塗料の塗布量が3g/m2未満であると、無機塗膜3の膜厚が薄すぎるために有機塗膜2を保護する効果が低く、有機塗膜2が劣化するおそれがある。シリコーン系無機塗料の塗布量が20g/m2を超える場合には、無機塗膜3に塗膜クラックが発生して、この場合も有機塗膜2が劣化するおそれがある。また光触媒含有シリコーン系無機塗料の塗布量は、乾燥重量で0.4〜1.2g/m2の範囲に設定するのが好ましい。光触媒含有無機塗料の塗布量が0.4g/m2未満であると、光触媒機能を十分に得ることができないものであり、逆に1.2g/m2を超えると、光触媒含有無機塗膜4が白濁して、有機塗膜2による意匠表現が損なわれるおそれがある。
The coating amount of each coating material is not particularly limited, but the coating amount of the silicone-based inorganic coating material is preferably in the range of 3 to 20 g / m 2 by dry weight. When the coating amount of the silicone-based inorganic paint is less than 3 g / m 2 , the effect of protecting the
また、上記のようにシリコーン系無機塗料を塗布した後に、乾燥機に通して加熱し、焼付け乾燥するにあたって、本発明では、セメント系板1の板温(表面温度)が60〜120℃の温度条件で且つ、温度(℃)と時間(秒)の積である焼付けエネルギーが5000℃・sec以上となる時間条件で乾燥して、無機塗膜3を形成するようにしている。このように本発明では、セメント系板1の温度と加熱時間の積からなる焼付けエネルギー(マチュリティー)で乾燥条件を規定するものであるが、この焼付けエネルギーは板温が60℃を超えた分の温度と時間との積として計算されるものである。つまり、時間は、セメント系板1の表面温度が60℃を超えた時点からの時間であり、温度は、セメント系板1の表面温度から60℃を引いた温度であり、この時間と温度の積が焼き付けエネルギーとなるものである。ここで、乾燥の際のセメント系板1の板温が60℃未満であると、長時間をかけても乾燥が不十分になるおそれがあり、また板温が120℃を超えると、高温の作用で無機塗膜3の性能が劣化するおそれがある。従って、乾燥の際の温度条件は60〜120℃の範囲であることが必要であり、温度に応じて乾燥時間を調整することによって、焼付けエネルギーが5000℃・sec以上になるようにするものである。例えばセメント系板1の表面温度が100℃の場合には、乾燥時間は125sec以上に設定されるものである。焼付けエネルギーの上限は特に設定されるものではないが、過剰な焼付けエネルギーが作用するとセメント系板1の乾燥収縮で塗膜クラックが発生するおそれがあるので、実用上は20000℃・sec程度が上限である。
Moreover, after apply | coating a silicone type inorganic coating material as mentioned above, when passing through a drier and heating and baking and drying, in this invention, the board temperature (surface temperature) of the
このようにシリコーン系無機塗料の塗布膜を5000℃・sec以上の焼付けエネルギーで乾燥して無機塗膜3を形成することによって、無機塗膜3を十分に焼き固めることができるものであり、この無機塗膜3の上に光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗装して光触媒含有無機塗膜4を形成するにあたって、無機塗膜3と光触媒含有無機塗膜4との層界面で混ざり合いがなくなって、光触媒含有無機塗膜4中の光触媒の効果を十分に発揮させることができ、光触媒による防汚性を高く得ることができると共に、有機塗膜2が光触媒の作用で劣化することを防ぐことができるものである。焼付けエネルギーが5000℃・sec未満であると、無機塗膜3の焼き固まりが不十分であって、この上に光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗装して光触媒含有無機塗膜4を形成する際に、光触媒含有シリコーン系無機塗料中の溶剤で無機塗膜3が溶けて、光触媒含有シリコーン系無機塗料に含有されている光触媒が無機塗膜3の層内に埋まってしまうことになり、このため、無機塗膜3に埋まった光触媒の作用でその下の有機塗膜2を劣化させるおそれがあると共に、光触媒含有無機塗膜4中の光触媒の量が不足して、光触媒作用が不十分になるおそれがある。
Thus, the
さらに、上記のように光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗装するにあたって、本発明では、無機塗膜3を形成した後、セメント系板1を予熱機に通して板温が80℃以上になるように予熱した後、塗装機に通して光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布するようにしている。このようにセメント系板1を板温が80℃以上になるように予熱することによって、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布した後も、セメント系板1は高温の熱を保持しているので、セメント系板1のこの熱で光触媒含有シリコーン系無機塗料を焼付け乾燥することができるものである。セメント系板1を塗装する工程において、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗装する工程は最終工程であるので、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布したあとは、そのまま自然放置しておくことができるものであり、例えば、セメント系板1の予熱温度が80℃の場合、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布した後、80秒間程度自然放置してもセメント系板1は50℃以上の温度を保持している。従って、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布したあとの焼付けエネルギー5000℃・sec以上を確保することができるものであり、光触媒含有無機塗膜4を十分に焼き固めることができるものである。このようにセメント系板1を80℃以上の板温に予熱することによって、光触媒含有無機塗料を乾燥するための乾燥機を用いる必要なく、光触媒含有無機塗膜4を形成することが可能になるものである。この予熱温度の上限は特に限定されないが、温度を高くし過ぎると、セメント系板1に乾燥収縮が発生したり、有機塗膜2や無機塗膜3に熱劣化が発生したりするおそれがあるため、実用上は180℃×10分程度が上限である。
Further, in applying the photocatalyst-containing silicone-based inorganic paint as described above, in the present invention, after forming the
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(有機塗料の調製)
コアシェル型アクリルエマルジョン塗料(関西ペイント社製)に、酸化鉄系顔料を、固形分全量に対する重量比率において0〜70%の範囲で配合することによって、有機塗料を調製した。
(Preparation of organic paint)
An organic paint was prepared by blending an iron oxide pigment in a core-shell type acrylic emulsion paint (manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) in a range of 0 to 70% in weight ratio to the total solid content.
(シリコーン系無機塗料の調製)
メチルトリメトキシシラン100重量部、テトラエトシキシラン20重量部、イソプロピルアルコールオルガノシリカゾル(触媒化学化成工業株式会社製「OSCAL1432」、SiO2含有量30重量%)150重量部、ジメチルジメトキシシラン40重量部及びイソプロピルアルコール100重量部を混合し、さらに水200重量部を添加して攪拌し、これを60℃の恒温槽中で重量平均分子量Mwを1200に調整することによって、ケイ素アルコキシドを調製した。
(Preparation of silicone-based inorganic paint)
100 parts by weight of methyltrimethoxysilane, 20 parts by weight of tetraethoxysilane, 150 parts by weight of isopropyl alcohol organosilica sol (“COSCAL 1432” manufactured by Catalytic Chemical Industry Co., Ltd., SiO 2 content 30% by weight), 40 parts by weight of dimethyldimethoxysilane and Silicon alkoxide was prepared by mixing 100 parts by weight of isopropyl alcohol, adding 200 parts by weight of water and stirring the mixture, and adjusting the weight average molecular weight Mw to 1200 in a thermostatic bath at 60 ° C.
そしてこのケイ素アルコキシドに、紫外線吸収剤の酸化亜鉛を固形分全量に対して13重量%と、つや消し剤のコロイダルシリカを固形分全量に対して4重量%配合して、シリコーン系無機塗料を得た。 The silicon alkoxide was blended with 13% by weight of zinc oxide as an ultraviolet absorber and 4% by weight of colloidal silica as a matting agent with respect to the total amount of solids to obtain a silicone-based inorganic paint. .
(光触媒含有シリコーン系無機塗料の調製)
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10重量部、IPAオルガノシリカゾルを90重量部、ジメチルジメトキシシラン30重量部、イソプロピルアルコール(IPA)100重量部を混合した後に、水90重量部を添加し、攪拌した。これを、60℃の恒温槽中で重量平均分子量Mwを1500に調製した。
(Preparation of photocatalyst-containing silicone-based inorganic paint)
After mixing 100 parts by weight of methyltrimethoxysilane with 10 parts by weight of tetraethoxysilane, 90 parts by weight of IPA organosilica sol, 30 parts by weight of dimethyldimethoxysilane and 100 parts by weight of isopropyl alcohol (IPA), 90 parts by weight of water is added. And stirred. The weight average molecular weight Mw was adjusted to 1500 in a constant temperature bath at 60 ° C.
そしてこの調製した液に光触媒として酸化チタンを添加して攪拌することによって、光触媒含有シリコーン系無機塗料を得た。このとき、光触媒の固形分濃度が0.30重量%、0.50重量%、3.00重量%、4.00重量%の4種類の光触媒含有シリコーン系無機塗料を調製した。 Then, titanium oxide was added as a photocatalyst to the prepared liquid and stirred to obtain a photocatalyst-containing silicone-based inorganic paint. At this time, four types of photocatalyst-containing silicone-based inorganic coatings having a solid content concentration of the photocatalyst of 0.30 wt%, 0.50 wt%, 3.00 wt%, and 4.00 wt% were prepared.
(実施例1)
板厚18mmのセメント系板1の表面に、上記の有機塗料をスプレー方式で塗布し、150℃で5分間焼き付けることによって、膜厚30μmの有機塗膜2を形成した。
(Example 1)
The organic paint was applied to the surface of the cement-based
次にこのセメント系板1を40℃の板温に予熱した後、有機塗膜2の上に、上記のシリコーン系無機塗料を7.8g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に120秒間通して、焼付けエネルギーが5000℃・secとなるように焼き付け乾燥することによって、無機塗膜3を形成した。
Next, after preheating the cement-based
さらにセメント系板1を81℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が4.00重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を1.3g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、このまま自然放置することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
(実施例2)
シリコーン系無機塗料の乾燥塗布量を7.4g/m2に変更するようにした他は、実施例1と同様にして無機塗膜3を形成した。
(Example 2)
An
またセメント系板1を80℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.50重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を0.5g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、このまま自然放置することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(実施例3)
シリコーン系無機塗料の乾燥塗布量を7.4g/m2に変更し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に300秒間通して焼付けエネルギーを15000℃・secに変更して焼き付け乾燥するようにした他は、実施例1と同様にして無機塗膜3を形成した。
(Example 3)
In addition to changing the dry coating amount of the silicone-based inorganic paint to 7.4 g / m 2 , passing it through a dryer with an atmospheric temperature of 180 ° C. for 300 seconds, changing the baking energy to 15000 ° C. · sec, and baking and drying. Formed an
またセメント系板1を97℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が3.00重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を1.0g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、このまま自然放置することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
In addition, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(実施例4)
シリコーン系無機塗料の乾燥塗布量を8.5g/m2に変更し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に300秒間通して焼付けエネルギーを15000℃・secに変更して焼き付け乾燥するようにした他は、実施例1と同様にして無機塗膜3を形成した。
Example 4
In addition to changing the dry coating amount of the silicone-based inorganic paint to 8.5 g / m 2 , passing it through a dryer with an atmospheric temperature of 180 ° C. for 300 seconds, changing the baking energy to 15000 ° C. · sec, and baking and drying. Formed an
またセメント系板1を80℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.30重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を1.0g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、このまま自然放置することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(比較例1)
雰囲気温度が150℃の乾燥機に300秒間通して、シリコーン系無機塗料の焼付けエネルギーを8000℃・secに変更して焼き付け乾燥するようにした他は、実施例1と同様にして無機塗膜3を形成した。
(Comparative Example 1)
またセメント系板1を40℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.50重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を1.0g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、次に150℃の温度で120秒間焼き付け乾燥することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(比較例2)
シリコーン系無機塗料の乾燥塗布量を7.4g/m2に変更し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に60秒間通して焼付けエネルギーを3000℃・secに変更して焼き付け乾燥するようにした他は、実施例1と同様にして無機塗膜3を形成した。
(Comparative Example 2)
In addition to changing the dry coating amount of the silicone-based inorganic paint to 7.4 g / m 2 , passing it through a dryer with an atmospheric temperature of 180 ° C. for 60 seconds, changing the baking energy to 3000 ° C. · sec, and baking and drying. Formed an
またセメント系板1を40℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.50重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を0.8g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、次に150℃の温度で120秒間焼き付け乾燥することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
In addition, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(比較例3)
セメント系板1を60℃の板温に予熱した後、有機塗膜2の上に、上記のシリコーン系無機塗料を6.3g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に300秒間通して焼付けエネルギーが15000℃・secとなるように焼き付け乾燥することによって、無機塗膜3を形成した。
(Comparative Example 3)
After preheating the cement-based
またセメント系板1を60℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.50重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を0.9g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、次に150℃の温度で120秒間焼き付け乾燥することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
(比較例4)
セメント系板1を60℃の板温に予熱した後、有機塗膜2の上に、上記のシリコーン系無機塗料を6.3g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、雰囲気温度が180℃の乾燥機に300秒間通して焼付けエネルギーが15000℃・secとなるように焼き付け乾燥することによって、無機塗膜3を形成した。
(Comparative Example 4)
After preheating the cement-based
またセメント系板1を60℃の板温に予熱した後、無機塗膜3の上に、上記の光触媒の固形分濃度が0.50重量%の光触媒含有シリコーン系無機塗料を0.9g/m2の乾燥塗布量でスプレー方式で塗布し、このまま自然放置することによって光触媒含有無機塗膜4を形成した。
Further, after preheating the cement-based
その他は実施例1と同様にして、セメント板1の表面に有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった。
Others were carried out similarly to Example 1, and the
上記のように有機塗膜2、無機塗膜3、光触媒含有塗膜4の塗装を行なった実施例1〜4及び比較例1〜4のセメント系化粧板について、塗膜密着性、光触媒機能、耐候性を試験し、外観を評価した。結果を表1に示す。
About the cement-type decorative board of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4 which performed the coating of the
塗膜密着性は、JIS K5600−5−6に準拠して、塗膜に1mm角のクロスカットを施して試験を行ない、分類0及び1を「○」、2を「△」、3〜5を「×」と評価した。
The coating film adhesion was tested in accordance with JIS K5600-5-6 by applying a 1 mm square crosscut to the coating film, and
光触媒機能の試験は、セメント系化粧板に、東芝社製ブラックライトを1.0±0.05mW/cm2の照度で96時間照射した後、静的接触角測定器(協和界面科学製DM700)で水の接触角を測定し、接触角10度以下を「○」、接触角40度以下を「△」、接触角40度より大を「×」と評価した。 The test of the photocatalytic function was performed by irradiating a cement-type decorative board with a black light manufactured by Toshiba Corporation at an illuminance of 1.0 ± 0.05 mW / cm 2 for 96 hours, and then a static contact angle measuring device (DM700 manufactured by Kyowa Interface Science) The contact angle of water was measured, and a contact angle of 10 ° or less was evaluated as “◯”, a contact angle of 40 ° or less as “Δ”, and a contact angle of 40 ° or more as “X”.
耐候性は、サンシャインウェザオメーターで5000時間の試験を行なった後、セメント系化粧板の塗膜の外観を目視で観察し、著しい変化ありを「×」、少し変化ありを「△」、わずかな変化を「○」と評価した。 As for weather resistance, after a 5000-hour test using a sunshine weatherometer, the appearance of the coating film on the cement-based decorative board was visually observed. “X” indicates a significant change, “△” indicates a slight change, Change was evaluated as “◯”.
表1にみられるように、シリコーン系無機塗料を5000℃・sec以上の焼付けエネルギーで乾燥し、また80℃以上の板温に予熱して光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布するようにした各実施例のものは、光触媒含有無機塗料の塗布後の乾燥のための加熱を行なうことなく、優れた塗膜性能を得ることができるものであった。ただ、実施例4では光触媒含有シリコーン系無機塗料中の光触媒の含有量が少ないので、光触媒機能は不十分であった。 As shown in Table 1, each of the silicone inorganic paints was dried with a baking energy of 5000 ° C. · sec or more, and preheated to a plate temperature of 80 ° C. or more to apply the photocatalyst-containing silicone inorganic paint. In the example, an excellent coating film performance can be obtained without heating for drying after the application of the photocatalyst-containing inorganic paint. However, in Example 4, the photocatalyst function was insufficient because the photocatalyst content in the photocatalyst-containing silicone-based inorganic paint was small.
一方、比較例1〜3と比較例4の比較からわかるように、光触媒含有シリコーン系無機塗料を塗布する前の予熱温度が低い場合には、光触媒含有無機塗料の塗布後の乾燥のための加熱を行なわないと十分な塗膜性能を得ることができないものであった。 On the other hand, as can be seen from the comparison between Comparative Examples 1 to 3 and Comparative Example 4, when the preheating temperature before applying the photocatalyst-containing silicone-based inorganic paint is low, heating for drying after application of the photocatalyst-containing inorganic paint is performed. It was impossible to obtain sufficient coating film performance unless
1 セメント系板
2 有機塗膜
3 無機塗膜
4 光触媒含有無機塗膜
1 Cement-based
Claims (4)
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