JP2000154349A - コーティング組成物およびそれを塗布した金属材料 - Google Patents

コーティング組成物およびそれを塗布した金属材料

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JP2000154349A
JP2000154349A JP10331107A JP33110798A JP2000154349A JP 2000154349 A JP2000154349 A JP 2000154349A JP 10331107 A JP10331107 A JP 10331107A JP 33110798 A JP33110798 A JP 33110798A JP 2000154349 A JP2000154349 A JP 2000154349A
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coating composition
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carbon atoms
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Yoshinori Akutsu
義徳 阿久津
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属表面に強く吸着し、防錆性に優れ、
かつ塗料との密着性に優れたコーティング組成物および
それにより表面処理された金属材料の提供。 【解決手段】 (A)イミダゾール基とアルコキシシリ
ル基を有する有機珪素化合物の少なくとも1種、(B)
1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
の少なくとも1種、および(C)3個のカルボニル基と
アルコキシシリル基を有する有機珪素化合物の少なくと
も1種、または(D)2個のアルコキシシリル基を有す
る水に不溶性の有機珪素化合物の少なくとも1種からな
ることを特徴とするコーティング組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の防錆及び金
属と塗料との密着性の改善を行うためのコーティング組
成物、またはそれにより表面処理された基材に関するも
のであり、機械工業、電気機器工業、建築材料、自動車
工業などアルミニウム製品を使用する各種産業分野で広
く利用できるものである。
【0002】
【従来の技術】従来から金属表面を種々の腐食環境から
保護する目的で数多くの無機物、金属あるいは有機物な
どの防錆処理剤などが使用されている。防錆剤には、従
来から水溶性防錆剤、気化性防錆剤、油性防錆剤など各
種の防錆剤が使用されている。一般的に水性防錆剤は一
時的な短時間の防錆を目的としており、長期の防錆には
用いられていない。また、気化性防錆剤は密閉状態で本
来の防錆性を発揮するものである。油性防錆剤は比較的
防錆性が強く長期の防錆に耐えるものであり、液状の防
錆油、粘着状の防錆グリース、防錆添加剤や被膜形成剤
を揮発性の有機溶剤に溶かしたものである。しかし防錆
油や防錆グリースは表面処理後にべたつきが生じ、塗膜
等の下塗り剤としては使用できない。また、防錆性を充
分発現させるには、厚膜化が必要である。
【0003】このような材料に変わるものとして有機珪
素化合物と水酸基を有するエポキシ樹脂の組み合わせが
特許第2682168号に開示されている。この材料は
硬化反応するため防錆性に優れるものの、防錆性を発現
させるには10μm以上の厚膜が必要である。
【0004】アルミニウムあるいはアルミニウム合金は
軽量であるため各種用途に使用されている。しかし表面
に酸化アルミニウムの被膜が形成されており、直接塗料
を塗布してもその密着性は不充分である。塗装下地用の
化成処理方法として多くの方法が提案され、今日でも多
数の特許が出願されているが、現状ではクロメート法が
主流である。しかしながら、クロメート処理は環境上好
ましくなく、ノンクロメート処理が望まれている。ま
た、金属表面に耐食性、帯電防止性等の特性を付与する
目的で珪酸のアルカリ金属水溶液で処理する方法が提案
されているが、所望の特性を得るために、後処理として
沸騰水あるいは酸に浸漬する必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした要請
に対応できる、すなわちアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金などの金属製品に対して、金属表面に強く吸着
し、薄膜においても防錆性を示し、かつ塗料との密着性
に優れたコーティング組成物、またその表面処理された
金属材料を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ
樹脂とイミダゾール基とアルコキシシリル基を有する有
機珪素化合物との硬化剤が金属と塗料との1次密着性お
よび2次密着性を向上させること、さらに3個のカルボ
ニル基とアルコキシシリル基を有する有機珪素化合物を
加えた組成物が金属に対して優れた防錆性を示すことを
見出し本発明に至った。
【0007】すなわち、本発明は、 (1)(A)イミダゾール基とアルコキシシリル基を有
する有機珪素化合物の少なくとも1種、(B)1分子中
に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂の少なく
とも1種、および(C)3個のカルボニル基とアルコキ
シシリル基を有する有機珪素化合物の少なくとも1種、
または(D)2個のアルコキシシリル基を有する水に不
溶性の有機珪素化合物の少なくとも1種からなることを
特徴とするコーティング組成物。
【0008】(2)(A)イミダゾール基とアルコキシ
シリル基を有する有機珪素化合物が下記一般式(1)〜
(3)で表されるいずれか1種以上であることを特徴と
する前記(1)記載のコーティング組成物。
【0009】
【化5】
【0010】(但し、R1は水素、ビニル基または炭素
数が1〜5のアルキル基、R2は水素または炭素数が1
〜20のアルキル基、R3、R4は炭素数が1〜3のアル
キル基、nは1〜3) (3)(C)3個のカルボニル基とアルコキシシリル基
を有する有機珪素化合物が下記の一般式(4)で表され
ることを特徴とする前記(1)記載のコーティング組成
物。
【0011】
【化6】
【0012】nは2から10、x、yは0または1、R
5は炭素数1〜5のアルキル基、R6は下記に示す構造で
あり、R7は炭素数1または2のアルキル基である。
【0013】
【化7】
【0014】mは2から10、R8は水素、炭素数1か
ら5のアルキル基またはSi(OR73である。
【0015】(4)(D)2個のアルコキシシリル基を
有する水に不溶性の有機珪素化合物が下記の一般式
(6)で表されることを特徴とする前記(1)記載のコ
ーティング組成物。
【0016】
【化8】
【0017】(但し、R9、R10は水素、炭素数が1〜
5のアルキル基、lは2〜10) (5)前記(1)、前記(2)または前記(3)記載の
コーティング剤組成物を塗布した耐食性に優れた金属材
料。
【0018】本発明で用いられる1分子中に2個以上の
エポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールAをベースとしたビスフェノールAおよびF型エポ
キシ樹脂を挙げることができる。その他のものとして
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のベンゼン環の水
素を一部臭素で置換した臭素化エポキシ樹脂、ダイマー
酸系グリシジルエステルエポキシ樹脂、フェノキシ樹
脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂などが
挙げられる。
【0019】本発明に使用するイミダゾール基とアルコ
キシシリル基を有する有機珪素化合物は、公知の化合物
であり、たとえば特開平6−177535号公報にその
合成法とともに開示されている。ここに開示された方法
では、一般式(1)、(2)、(3)で表される化合物
の混合物として得られるが、本発明においてはこれらを
とくに分離する必要はなく、混合物のままで使用するこ
とができる。
【0020】また、本発明に使用する3個のカルボニル
基とアルコキシシリル基を有する有機珪素化合物は、特
開平9−3076号、3077号公報にその合成法とと
もに開示されており、さらに開示された化合物を好まし
く用いることができる。
【0021】さらに、本発明に使用する2個のアルコキ
シシリル基を有する有機珪素化合物としては、たとえば
【0022】
【化9】
【0023】(但し、R9、R10は水素、炭素数1〜5
のアルキル基、lは2〜10)などが好ましい。
【0024】本発明組成物の配合組成は、エポキシ樹脂
とイミダゾール基との混合割合が重量比で100:15
0〜100:5であることが好ましい。この値をはずれ
ると、本組成物からなる材料の硬化状態が不充分となり
その特性が低下して、金属の防錆性および上に塗る塗料
の密着性が低下するので好ましくない。
【0025】また、上記組成物に対する、カルボニル基
を有する材料または2個のアルコキシシリル基を有する
材料の混合比(重量比)としては100:5〜100:
200であることが好ましく、より好ましくは100:
10〜100:100である。5未満の場合では金属の
防錆性が低下する。200を超える場合は硬化物の特性
が低下し、塗料の密着性が低下する。
【0026】本発明には硬化を促進させるためにさらに
カルボン酸を有する材料を使用することができる。これ
らの材料としては、酢酸、クエン酸、乳酸等の脂肪族の
有機酸や安息香酸、サリチル酸等の芳香族の有機酸ある
いは重合可能なアクリル酸、メタクリル酸、その重合物
または他の重合可能なモノマーとの共重合物などがあ
る。カルボン酸を有する材料の使用量としてはイミダゾ
ール基を有する材料に対して0.1〜2当量が望まし
い。この値を外れると塗膜の硬化物性が著しく低下す
る。
【0027】本発明においては上記組成物を均一に被着
体に塗布するために有機溶媒を使用することが望まし
い。有機溶媒としては、トルエン、キシレン等の芳香族
溶媒、メトキシエタノール、エトキシエタノール等のセ
ルソルブ系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケ
トン系溶媒、酢酸エチルなどのエステル類、メタノー
ル、イソプロピルアルコール等のアルコール類などが挙
げられる。
【0028】また、必要に応じて粘度調整剤、消泡剤、
紫外線吸収剤、防腐剤、界面活性剤あるいは他の水溶性
高分子を添加してもよい。
【0029】本発明のコーティング組成物は、金属基材
に対して適用されるものであるが、特にアルミニウムお
よびアルミニウム合金に対して優れた防錆性能を発揮す
る。本発明のコーティング組成物は、溶液状であるため
容易に金属材料に対して適用することができる。本発明
品はそのままでも塗布することは可能であるが、全固形
分に対し溶媒を50〜99重量%に希釈することが望ま
しい。塗布する方法としては、スプレーコート、ディッ
プコート、刷毛塗り、ロールコートなど公知の塗装方法
が適用できる。
【0030】本発明の効果を充分引き出すには塗装後塗
膜を加熱乾燥することが望ましい。加熱乾燥は100〜
230℃で30秒〜60分乾燥することが望ましい。塗
工後加熱条件下、溶剤を除去し効果反応させることによ
り均一な塗膜が形成され本発明の目的を達成する。その
膜厚みとしては、0.1〜100μmであることが好ま
しい。より好ましくは0.5〜10μmである。0.1
μm未満では十分な防錆性を付与できず、また100μ
mを超えると均質な塗膜が得られない。
【0031】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を比較例
と対比して説明する。
【0032】実施例1 エポキシ樹脂(エピコート828:油化シェルエポキシ
製)10重量部、特開平6−177535号公報の実施
例1にしたがって合成した一般式(1)、(2)、
(3)で示されるイミダゾールシラン(R1、R2は水
素、R3はメチル基、nは3であり、(1)、(2)、
(3)の混合比は45:22:33)を1重量部、サリ
チル酸0.6重量部および特開平9−3076号公報の
実施例(合成例1)にしたがって合成した一般式(4)
で表されるトリカルボニル化合物(Xは0、Yは1、n
は3、R5はメチル基、R7はメチル基、R6はmが1
0、R8がSi(OR73である)を2重量部とり、こ
れにメタノール258.4重量部を加え、均一化させ組
成物1を得た。
【0033】実施例2 実施例1の組成物のトリカルボニル化合物を(MeO)
3SiCH2CH2Si(OMe)3(東芝シリコーン
(株)製:XC95−A7405)に変更し組成物2を
得た。
【0034】実施例3 エポキシ樹脂(エピコート1004:油化シェルエポキ
シ製)10重量部、特開平6−177535号公報の実
施例1にしたがって合成した一般式(1)、(2)およ
び(3)で示されるイミダゾールシラン(R1、R2は水
素、R3はメチル基、nは3であり、(1)、(2)、
(3)の混合比は45:22:33)を12.7重量
部、および特開平9−3076号公報の実施例(合成例
1)にしたがって合成した一般式(4)で表されるトリ
カルボニル化合物(Xは0、Yは1、nは3、R5はメ
チル基、R7はメチル基、R6はmが10、R8がSi
(OR73である)を4.5重量部とり、これにエトキ
シエタノールを516.8重量部を加え、均一化させ組
成物3を得た。
【0035】実施例4 エポキシ樹脂(エピコート828:油化シェルエポキシ
製)10重量部、特開平6−177535号公報の実施
例1にしたがって合成した一般式(1)、(2)および
(3)で示されるイミダゾールシラン(R1、R2は水
素、R3はメチル基、nは3であり、(1)、(2)、
(3)の混合比は45:22:33)を12.7重量
部、および特開平9−3076号公報の実施例(合成例
1)にしたがって合成した一般式(4)で表されるトリ
カルボニル化合物(Xは0、Yは1、nは3、R5はメ
チル基、R7はメチル基、R6はmが11、R8がHであ
る)を4.5重量部とり、これにエトキシエタノールを
516.8重量部を加え、均一化させ組成物3を得た。
【0036】比較例1 エポキシ樹脂(エピコート828:油化シェルエポキシ
製)10重量部、一般式(1)、(2)、(3)で示さ
れるイミダゾールシラン(R1、R2は水素、R3はメチ
ル基、nは3であり、(1)、(2)、(3)の混合比
は45:22:33)を1重量部、サリチル酸0.6重
量部の混合物にメタノール220.4重量部を加え、組
成物を得た。
【0037】比較例2 実施例1の組成のトリカルボニル5重合部をメタノール
95重量部に溶解し組成物を得た。
【0038】比較例3 クロメート処理板(日本テストパネル社製)をそのまま
使用した。
【0039】試験片作成条件 サイズ55×55×1のアルミ板を(1050,202
4)をアルカリ脱脂液(サーフクリーナ:日本ペイント
製)を用い前処理した後、スピンコータを用い乾燥後の
膜厚みが1μmとなるように組成物を塗布し、200℃
で1分間熱処理を行い表面処理アルミ板を作成した。
【0040】試験方法 1.塩水噴霧試験 JIS−Z−2371記載の塩水噴霧試験を240時間
行った。
【0041】2.塗膜密着試験 表面処理したアルミ板に市販のポリエステル塗料を10
μmの厚みに塗布し、200℃×10分間乾燥した。そ
の後、沸騰水に5時間浸漬しJIS−K−5400記載
の碁盤目試験で塗膜の密着性を評価した。
【0042】試験結果
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の組成物は
金属表面処理剤、特にアルミニウムの表面処理材として
有用なものであり、優れた防錆作用を示すこと、また樹
脂との接着性を改善するという効果を併せ持つものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 CA13 CA33 DA06 DB01 EA05 EB42 4J038 DB051 DB061 DB071 DB091 DB131 DB151 GA02 GA07 GA08 GA15 JC32 KA03 MA07 MA09 NA03 NA12 PB05 PB06 PB07 PB09 PC02 4K026 AA09 BA01 BB06 BB08 CA02 4K062 AA01 BB18 BC12 FA16 GA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)イミダゾール基とアルコキシシリ
    ル基を有する有機珪素化合物の少なくとも1種、(B)
    1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
    の少なくとも1種、および(C)3個のカルボニル基と
    アルコキシシリル基を有する有機珪素化合物の少なくと
    も1種、または(D)2個のアルコキシシリル基を有す
    る水に不溶性の有機珪素化合物の少なくとも1種からな
    ることを特徴とするコーティング組成物。
  2. 【請求項2】 (A)イミダゾール基とアルコキシシリ
    ル基を有する有機珪素化合物が下記一般式(1)〜
    (3)で表されるいずれか1種以上であることを特徴と
    する請求項1記載のコーティング組成物。 【化1】 (但し、R1は水素、ビニル基または炭素数が1〜5の
    アルキル基、R2は水素または炭素数が1〜20のアル
    キル基、R3、R4は炭素数が1〜3のアルキル基、nは
    1〜3)
  3. 【請求項3】 (C)3個のカルボニル基とアルコキシ
    シリル基を有する有機珪素化合物が下記の一般式(4)
    で表されることを特徴とする請求項1記載のコーティン
    グ組成物。 【化2】 nは2から10、x、yは0または1、R5は炭素数1
    〜5のアルキル基、R6は下記に示す構造であり、R7
    炭素数1または2のアルキル基である。 【化3】 mは2から10、R8は水素、炭素数1から5のアルキ
    ル基またはSi(OR73である。
  4. 【請求項4】 (D)2個のアルコキシシリル基を有す
    る水に不溶性の有機珪素化合物が下記の一般式(6)で
    表されることを特徴とする請求項1記載のコーティング
    組成物。 【化4】 (但し、R9、R10は水素、炭素数が1〜5のアルキル
    基、lは2〜10)
  5. 【請求項5】 請求項1、請求項2または請求項3記載
    のコーティング剤組成物を塗布した耐食性に優れた金属
    材料。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004000960A1 (de) * 2002-06-20 2003-12-31 Infineon Technologies Ag Verfahren zum versiegeln poröser materialien bei der chipherstellung und verbindungen hierfür
US7442756B2 (en) 2002-06-20 2008-10-28 Infineon Technologies Ag Polymer for sealing porous materials during chip production
US8187964B2 (en) 2007-11-01 2012-05-29 Infineon Technologies Ag Integrated circuit device and method

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