JP2004107381A - Coating material composition and coated product thereof - Google Patents

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coating film
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Hikari Tsujimoto
辻本 光
Hiroshi Tamaru
田丸 博
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating material composition forming a coating film having excellent durability (hard coating properties) and photocatalytic properties and curable at low temperatures. <P>SOLUTION: The coating material composition comprises a photosemiconductor, a hydrolyzable silicone resin and a hydrolysis inhibitor. Thereby, the hydrolysis (polymerization) of the hydrolyzable silicone resin in a coating material composition kept in a state before forming a film is suppressed to suppress the conversion of the uncross-linked hydrolyzable silicone resin in the composition into a higher molecular weight. As a result, the cross-linking density during the formation of the film is raised to improve the hard coating properties of the coating film. Thereby, the coating film having the objective film hardness can be formed at lower temperatures. The dispersibility of the photosemiconductor in the composition is improved to improve even the dispersibility of the photosemiconductor in the coating film. As a result, the photocatalytic properties of the film can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い光触媒性、耐久性(ハードコート性)を有し、且つ低温硬化が可能なコーティング材組成物及びその塗装品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリコーンレジンを主成分とし、光半導体を含有してなる塗料を基材表面に塗布し、硬化することにより、シリコーンレジン中に光半導体を含むコーティング膜を形成することが知られており、各種基材に適用されている(特開平7−233271号公報等参照)。
【0003】
光半導体は、励起波長(例えば400nm)の光(紫外線)の照射を受けると活性酸素が発生し、活性酸素は有機物を酸化して分解することができるため、光半導体は基材の表面にコーティングした材料には、その表面に付着したカーボン系汚れ成分(例えば、自動車の排気ガス中に含まれるカーボン留分や、タバコのヤニ等)を分解する自己洗浄効果;アミン化合物、アルデヒド化合物に代表される悪臭成分を分解する消臭効果;大腸菌、黄色ブドウ球菌に代表される菌成分の発生を防ぐ抗菌効果;防かび効果等が期待される。また光半導体を基材の表面にコーティングした材料に紫外線が照射されると、光半導体がその光触媒作用により空気中の水分又はこの材料表面に付着した水分を水酸化ラジカル化し、この水酸化ラジカルが、材料表面に付着あるいは材料表面中に含まれている水をはじく有機物等を分解除去し、この材料表面に対する水の接触角が低下して材料表面が水に濡れ(馴染み)やすくなるという親水性(水濡れ性)向上の効果もある。この親水性向上により、屋内の部材においては、ガラスや鏡が水滴で曇りにくい防曇効果が期待され、屋外部材においては付着した汚れが雨水によって洗浄される防汚効果が期待される。また、光半導体を基材表面にコーティングした材料には、光半導体の光触媒作用による帯電防止機能もあり、この機能によっても防汚効果が期待される。
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、シリコーンレジンが主に4官能のものから構成されている場合、或いは光半導体を含むコーティング膜においては、コーティング膜表面を親水性として水に馴染みやすくしていることから、耐水性に乏しく長時間の温水試験等によりコーティング膜の軟化、剥離等が生じるおそれがあった。
【0005】
またシリコーンレジンとして3官能のものを含む混合レジンを用いることも考えられるが、この場合には耐水性は向上するものの、厳しい試験条件、環境条件下では、長時間の温水試験等によりコーティング膜の軟化、剥離等が生じるおそれがあった。
【0006】
また、特開2001−146573号公報では、テトラアルコキシシラン又はその部分加水分解物と、シリカ等の無機フィラーと、特定の構造を有する2官能又は3官能アルコキシシランとを、所定の配合量で配合したコーティング材組成物を基材に塗布し、250〜350℃の範囲で焼成することにより、成膜当初から親水性を発揮すると共に耐水性、耐摩耗性に優れるコーティング膜を形成する技術が開示されているが、このような手法では、250〜350℃の高温で焼成する必要があり、成膜時に高温焼成が必要となるものであった。
【0007】
【特許文献1】
特開平7−233271号公報
【特許文献2】
特開2001−146573号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、優れた耐久性(ハードコート性)と光触媒性とを有するコーティング膜の形成が可能であり、且つ低温硬化が可能なコーティング材組成物及びその塗装品を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係るコーティング材組成物は、光半導体と、加水分解性シリコーン樹脂と、加水分解抑制剤とを含有して成ることを特徴とするものである。
【0010】
また請求項2の発明は、請求項1において、加水分解抑制剤が、アセチルアセトン及び酢酸アンモニウムから選択される少なくとも一種であることを特徴とするものである。
【0011】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、硬化触媒としてSn化合物を含有して成ることを特徴とするものである。
【0012】
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、加水分解抑制剤を、全固形分に対して0.1〜10重量%含有して成ることを特徴とするものである。
【0013】
また請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかにおいて、コロイダルシリカを含有して成ることを特徴とするものである。
【0014】
また請求項6に係る塗装品は、請求項1乃至5のいずれかに記載のコーティング材組成物にてコーティング膜を形成して成ることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
本発明に係るコーティング材組成物は、光半導体と、加水分解性シリコーン樹脂と、加水分解抑制剤とを必須成分として含有する。
【0017】
本発明の必須成分である加水分解性シリコーン樹脂は、バインダー樹脂及び造膜成分として用いられる成分である。
【0018】
加水分解性シリコーン樹脂は、その形態は特に限定されず、溶液状のものでも分散液状のもの等でも良い。
【0019】
この加水分解性シリコーン樹脂としては、次の一般式(1)に示される加水分解性オルガノシラン、又はその(部分)加水分解物を用いることができる。
【0020】
SiX4−p     (1)
(pは0〜3の整数)
上記式(1)中で、Rは置換若しくは非置換の炭化水素基であって単結合でSi原子と結合するもの(1価の炭化水素基)を示し、複数ある場合には同一のものでも異種のものでも良い。
【0021】
また式(1)中のXは、加水分解性基を示し、複数ある場合には同一のものでも異種のものでも良い。
【0022】
また、例えば4官能のものに加えて、3官能以下のものを併用しても良い。
【0023】
上記のRとしては、特に限定されるものではないが、炭素数1〜8の置換若しくは非置換の1価の炭化水素基を用いることが好ましい。
【0024】
の具体例としては、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;シクロペンチル基等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とのハロゲン置換炭化水素基;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等を例示することができる。これらのなかでも、合成のし易さあるいは入手のし易さから、炭素数1〜4のアルキル基及びフェニル基が好ましい。尚、アルキル基のうち、炭素数3以上のものについては、n−プロピル基、n−ブチル基等のように直鎖状のものであってもよいし、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基等のように分岐を有するものであっても良い。
【0025】
上記一般式(1)中で、Xとしては、同一又は異種の加水分解性基であれば特に限定されないが、例えばアルコキシ基、オキシム基、エノキシ基、アミノ基、アミノキシ基、アミド基等が挙げられる。すなわち、加水分解性オルガノシランの具体例としては、一般式(1)中のpの値が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、合成のし易さ或いは入手のし易さから、Xがアルコキシ基(OR)であるアルコキシシラン類であることが好ましい。またアルコキシ基のなかでも、そのアルキル基(R)の炭素数が1〜8のものであることが好ましく、この場合、入手のし易さ、加水分解性シリコーン樹脂の調製のし易さだけでなく、得られる加水分解性シリコーン樹脂を含むコーティング材組成物を塗布し、硬化させる際に、縮合反応がおこりやすく、その結果として硬度の高いコーティング膜を形成することができる。このアルコキシ基中の炭素数が1〜8のアルキル基としては、具体的にはメチル基、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、オクチル基等が挙げられる。このアルコキシ基中のアルキル基のうち、炭素数が3以上のものについては、n−プロピル基、n−ブチル基等のような直鎖状のものであってもよいし、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基等のように分岐を有するものであっても良い。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、上記のアルコキシシラン類に含まれる。
【0026】
このような加水分解性オルガノシランは、一種のみを用いても良いし、二種以上を併用しても良い。
【0027】
また加水分解性シリコーン樹脂は、必要に応じて適宜の溶媒で希釈しても良い。このような溶媒としては、特に限定されるものではないが、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酸アルコール;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及びその誘導体;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及びその誘導体;並びにジアセトンアルコール類等の親水性有機溶媒を挙げることができ、このような溶媒を一種単独又は二種以上組み合わせて用いることができる。またこのような親水性有機溶媒に加えて、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、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のなかから、一種又は二種以上のものを用いることができる。
【0028】
このような加水分解性シリコーン樹脂は、その分子量は特に制限されるものではないが、特に加水分解性シリコーン樹脂が加水分解性オルガノシランの部分加水分解物である場合には、重量平均分子量が500〜1000の範囲であることが好ましい。この重量平均分子量が500に満たないと加水分解物が不安定となるおそれがあり、またこの値が1000を超えると形成されるコーティング膜が十分な硬度を保てなくなるおそれがある。
【0029】
また本発明の必須成分である光半導体は、光半導体効果による各種効果を得ると共に、形成される膜の表面親水性を光半導体効果にて更に向上したり、この表面親水性を長期間維持させるために含有される。
【0030】
光半導体としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、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、酸化ニッケル、酸化レニウム等の金属酸化物や、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。これらの光半導体のなかでも、特に上記の金属酸化物を用いることが、実用上容易に利用可能である点で好ましく、そのなかで特に酸化チタンを用いることが、その光触媒性能、安全性、入手の容易さ、及びコストの面で好ましい。また酸化チタンを光半導体として用いる場合には、特に結晶型がアナタース型(アナターゼ型)であるものを用いる方が、高い光触媒性能と、膜形成時の高い硬化促進性能を有するものであり、しかも成膜後に光触媒性能が短時間で発現すると共にこの光触媒性能を長期間維持することができて、好ましい。
【0031】
このような光半導体は、一種のみを用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いても良い。
【0032】
また、光半導体としては、チタンアルコキシド等のような、最終的に光半導体の性質を有するものの原料となるものも配合することができる。
【0033】
このような光半導体は、励起波長の光(例えば波長400nmの紫外線)の照射を受けると水から活性酸素を生成することが知られており、この活性酸素は有機物を酸化分解することができるため、コーティング膜中に光半導体を含有させると、コーティング膜が光半導体の励起波長の光の照射を受けた際に、空気中の水分やコーティング膜表面に付着した水分から活性酸素が生成され、コーティング膜表面に付着したカーボン系の汚染物質(例えば自動車の排気ガス中に含まれるカーボン留分や、タバコのヤニ等)を分解する自己洗浄作用、アミン化合物、アルデヒド化合物に代表される悪臭成分を分解する消臭作用、大腸菌、黄色ブドウ球菌に代表される菌成分の発生を防ぐ抗菌作用、あるいは防かび作用等が期待できる。またこの光半導体を含むコーティング材組成物にて基材の表面をコーティングした材料に紫外線が照射されると、光半導体がその光触媒作用により、空気中の水分又は材料表面に付着した水分を水酸化ラジカル化し、この水酸化ラジカルが、水をはじく有機物等(これは、材料表面に付着したものと、材料表面中に含まれているものとを含む)を分解除去することにより、材料表面に対する水の接触角が低下して、材料表面が水に濡れ(馴染み)やすくなる親水性(水濡れ性)向上効果も得られる。この親水性の向上から、屋内の部材においては、ガラスや鏡等が水滴で曇りにくくなる防曇効果が期待され、屋外部材においては、付着した汚れが雨水によって洗浄される防汚効果が期待される。また、光半導体を基材表面にコーティングした材料には、光半導体の光触媒作用による帯電防止機能もあり、この機能によっても防汚効果が期待される。
【0034】
光半導体を組成物中に配合するにあたっては、粉末、微粒子粉末、溶液分散ゾル粒子等、組成物中に分散可能であれば、いかなる形態のものを配合しても良いが、溶液分散ゾル粒子等のゾル状のもの、特にpH7以下のゾル状のものであれば、膜形成時の硬化をより短時間で進行させることができ、使用する上での利便性に優れる。このようなゾル状の光半導体を配合する場合には、使用される分散媒は、光半導体の微粒子を均一に分散させることができるものであれば特に制限されず、水系、非水系のいずれの溶剤も用いることができる。
【0035】
水系の溶剤としては、特に限定されないが、例えば水単独のほか、親水性有機溶剤であるメタノール、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酸アルコール類;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ブチルエーテル等のエチレングリコール誘導体類;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類;ジアセトンアルコール等のうちの少なくとも一種と、水との混合分散媒を用いることができる。このような混合分散媒を用いる場合には、特に水−メタノール混合分散媒を用いると、光半導体微粒子の分散安定性に優れ、且つ塗布後の分散媒の乾燥性に優れる点で好ましい。また、このような水系のゾルを用いると、このゾル状の光半導体を、加水分解性オルガノシランの加水分解のための酸性触媒としての機能を兼ねさせることもできる。
【0036】
また、非水系の溶剤としては、特に制限されないが、例えば上記の混合分散媒に使用される親水性有機溶剤や、トルエン、キシレン等の疎水性有機溶媒等のうちの、少なくとも一種を用いることができる。これらの非水系の溶剤のうち、特にメタノールを用いると、光半導体微粒子の分散安定に優れ、且つ、塗布後の分散媒の乾燥性に優れる点で好ましい。
【0037】
このような光半導体は、組成物中の全固形分に対して20〜70重量%の割合で配合することが好ましい。
【0038】
また本発明で必須成分である加水分解抑制剤は、バインダー樹脂(加水分解性シリコーン樹脂)の加水分解を抑制する成分であり、ジメチルグリオキシム、ジチゾン、オキシン、アセチルアセトン、グリシン等のキレート剤;アセチルアセトン基、酢酸基、炭酸基のうち少なくとも一つを有するアセト酢酸エチルやアセト酢酸エステルキレート;酢酸アンモニウム;炭酸アンモニウム;Ti、Zr、Al、Fe、Co、Sn、Cr、Ni等の金属アセトネート、キレート、錯塩等の化合物;エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ピナコール、1,2−シクロヘキサンジオール等の1,2−ジオール;1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,4−ペンタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、ヘキシレングリコール、1,3−シクロヘキサンジオール等の1,3−ジオール;1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の1,4−ジオール等が挙げられる。これらの加水分解抑制剤は、一種のみを用い、あるいは二種以上を併用することができる。
【0039】
このような加水分解抑制剤を配合すると、コーティング材組成物の保存時などのコーティング膜を形成する前の状態にあるコーティング材組成物中において、加水分解性シリコーン樹脂の加水分解(重合)を抑制することができ、組成物中の加水分解性シリコーン樹脂の高分子量化を抑制することができる。
【0040】
ここで、膜形成前に加水分解性シリコーン樹脂の加水分解が進むと、架橋されていない加水分解性シリコーン樹脂の分子量が大きくなる結果、膜形成時における結合のネットワークが粗になり、コーティング膜のハードコート性が低下する。これに対し、上記のように加水分解抑制剤を配合することにより膜形成前の加水分解性シリコーン樹脂の高分子量化を抑制すると、膜形成時の架橋密度を高めることができ、ハードコート性を向上することができるものである。
【0041】
また、このように組成物中の加水分解性シリコーン樹脂の高分子化を抑制することにより、組成物中での光半導体の分散性が向上し、この結果、形成されるコーティング膜中での光半導体の分散性も向上して、コーティング膜の光触媒性をも向上することができる。
【0042】
更に、上記のようにコーティング膜のハードコート性を向上する結果、目的とする被膜硬度を有するコーティング膜をより低温で形成することができ、コーティング膜の低温硬化が可能となるものである。
【0043】
この加水分解抑制剤は、組成物中の全固形分量に対して0.1〜10重量%の割合で配合することが好ましい。配合量が多くなることによりこの範囲を超えると、コーティング膜の光触媒活性が低下したり、耐摩耗性の低下を招くおそれがあり、この範囲に満たないと加水分解抑制剤を配合することによる上記効果が十分に得られないおそれがある。
【0044】
また、加水分解抑制剤の一部又は全部として、特にアセチルアセトン及び酢酸アンモニウムのうちの少なくとも一方を用いることが好ましい。このような加水分解抑制剤を用いると、特にコーティング膜の光触媒性が高くなると共に、耐摩耗性も更に向上する。またこのような効果を得るためには、アセチルアセトン及び酢酸アンモニウムの総量を、全加水分解抑制剤中で20〜100重量%の範囲となるようにすることが好ましい。
【0045】
また、硬化触媒としてSn化合物を配合することが好ましい。このような硬化触媒としては、例えばオクチル酸錫、ジブチル錫ラウレート、ジオクチル錫シマレート等のカルボン酸の金属塩(錫塩)等が挙げられる。このような硬化触媒は、コーティング膜形成時の加水分解性シリコーン樹脂の加水分解(重縮合)の触媒として作用し、コーティング膜の硬化を促進して、コーティング膜に更に優れた耐久性(ハードコート性)を付与することができる。
【0046】
このような硬化触媒を配合する場合には、組成物中の全固形分に対して0.2〜10重量%の割合で配合することが好ましい。
【0047】
また、組成物中にコロイダルシリカを配合することもでき、この場合は親水性の高いコロイダルシリカによってコーティング膜表面の親水性を向上することができる。また、膜の硬度を向上させて耐久性(ハードコート性)を更に向上することもできる。
【0048】
コロイダルシリカを配合する場合の配合量は、シリコーン樹脂の組成にもよるが、組成物中の全固形分に対して8〜30重量%の範囲となるようにすることが好ましいものであり、配合量がこの範囲に満たないと膜の親水性向上の効果が弱くなるおそれがあり、またこの範囲を超えて添加すると膜強度が極端に低下するおそれがある。
【0049】
コロイダルシリカを用いる場合には、特に限定されないが、例えば水分散性コロイダルシリカ、あるいはアルコール等の非水系の有機溶剤分散性コロイダルシリカを使用できる。一般に、このようなコロイダルシリカは固形分としてはシリカを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。
【0050】
水分散性コロイダルシリカは、通常、水ガラスから得られるが、市販品として容易に入手することができる。
【0051】
また、有機溶媒分散性コロイダルシリカは、前記の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。このような有機溶媒分散性コロイダルシリカも、市販品として容易に入手できる。有機溶媒分散性コロイダルシリカにおいて、コロイダルシリカが分散される有機溶媒の種類は特には制限されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、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類;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類;並びにジアセトンアルコール等といった、親水性有機溶媒を挙げることができる。これらの有機溶媒は、一種単独で用いるほか、二種以上を併用することもできる。また、これらの親水性有機溶媒と併用して、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、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を、一種又は二種以上用いることもできる。
【0052】
このコロイダルシリカを分散媒中に均一に分散させる方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホモジナイザー、ディスパー、ペントシェイカー、ビーズミル等を用いた通常の各種分散法を用いることができる。
【0053】
本発明のコーティング材組成物は、上記のような各成分を配合することにより調製される。
【0054】
コーティング材組成物が塗布される基材としては、特に制限されるものではなく、有機、無機の材質を問わず種々の基材に対して上記コーティング材組成物を塗布してコーティング膜を形成することができるが、例えばガラス、金属、プラスチック等や、ガラスに金属膜を形成したミラー等を挙げることができる。ミラーについては、金属膜の表面にコーティング材組成物にてコーティング膜を形成する場合と、ガラスの表面にコーティング材組成物にてコーティング膜を形成する場合がある。
【0055】
これらの基材には、コーティング材組成物の塗布に先だって、均一なコーティング膜の形成のためや、密着性の向上のために、前洗浄を施しておくことが好ましい。この前洗浄の方法としては、アルカリ洗浄、フッ化アンモニウム洗浄、プラズマ洗浄、UV洗浄等が挙げられる。
【0056】
基材に対するコーティング材組成物の塗布方法は、特に限定されるものではなく、例えば刷毛塗り、スプレーコート、浸漬(ディッピング又はディップコートともいう)、ロールコート、フローコート、カーテンコート、ナイフコート、スピンコート、バーコート等の、通常行われる適宜の方法を選択することができる。
【0057】
塗布後は、必要に応じて加熱することにより、組成物中の加水分解性シリコーン樹脂の縮重合反応により硬化して、成膜される。このとき室温から200℃の範囲の比較的低温で成膜を行うことが可能となる。尚、特に耐摩耗性等を高めるためには、250〜400℃で加熱して硬化させても良い。
【0058】
これにより、高い光触媒性と耐久性とを示すコーティング膜を形成することができる。
【0059】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【0060】
ここで、以下の記載において、特に断らない限りは「部」は「重量部」を、「%」は「重量%」をそれぞれ表す。また、分子量はGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により測定したものであり、このとき測定機として東ソー株式会社製の型番「HLC8020」を用い、標準ポリスチレンで検量線を作成し、その換算値として測定したものである。
【0061】
〈実施例1〉
テトラエトキシシラン208部にメタノール356部を加え、更に水18部及び0.01mol/Lの塩酸18部を混合し、ディスパーを用いて充分に混合した。次いで、得られた液を60℃の恒温槽中にて2時間加熱することにより、重量平均分子量が950のシリコーン樹脂を得た。
【0062】
このシリコーン樹脂に、光半導体として酸化チタン水ゾル(固形分量:21%、平均粒子径:60nm)と、加水分解抑制剤としてアセト酢酸エチルとを配合した。このときの配合比率は、固形分換算で酸化チタンが40%、アセト酢酸エチルが15%、シリコーン樹脂が45%となるようにした。
【0063】
これを、全固形分が5%となるようにメタノールで希釈して、コーティング材組成物を調製した。
【0064】
このコーティング材組成物を調製後1時間放置してから、スピンコータにてガラス基材上に塗布し、100℃で10分間焼成してコーティング膜を形成した。
【0065】
〈実施例2〉
実施例1において、加水分解抑制剤としてアセチルアセトンを用いた以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0066】
〈実施例3〉
実施例1において、加水分解抑制剤として酢酸アンモニウムを用いた以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0067】
〈実施例4〉
実施例1に用いた成分に加えて、硬化触媒としてジ−n−ブチル錫ジアセテートを添加するようにし、各成分の配合量を、固形分換算で、ジ−n−ブチル錫ジアセテートが5重量%、酸化チタンが40重量%、アセト酢酸エチルが15重量%、シリコーン樹脂が40重量%となるようにした。それ以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0068】
〈実施例5〉
実施例1において、各成分の配合量を、固形分換算で、酸化チタンが40重量%、アセト酢酸エチルが5重量%、シリコーン樹脂が55重量%となるようにした。それ以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0069】
〈実施例6〉
実施例1に用いた成分に加えて、シリカ水ゾル(平均粒径100nm)を添加するようにし、各成分の配合量を、固形分換算で、シリカが15重量%、酸化チタンが40重量%、アセト酢酸エチルが15重量%、シリコーン樹脂が30重量%となるようにした。それ以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0070】
〈比較例1〉
実施例1において、加水分解抑制剤を添加せず、各成分の配合量を、固形分換算で、酸化チタンが40重量%、シリコーン樹脂が60重量%となるようにした。それ以外は、実施例1と同様にして、コーティング材組成物の調製と、このコーティング材組成物を用いたガラス基材上のコーティング膜形成とを行った。
【0071】
[膜性能評価]
(外観評価)
各実施例及び比較例について、コーティング膜のヘーズ(曇価)を、JIS K7105 6.4に準拠して計測することにより行った。
【0072】
(光触媒性評価)
各実施例及び比較例について、形成直後のコーティング膜に紫外線(波長365nm)を3mW/cmで10時間照射し、この処理後のコーティング膜表面の水との接触角を測定した。
【0073】
(耐摩耗性)
各実施例及び比較例について、コーティング膜に、JIS K7204に準じたテーバ摩耗加工を行った。このとき、テーバー式摩耗試験機(安田精機製作所製)を用い、摩耗輪「CS−10F」にて250g(2.45N)荷重、100回転の条件でテーバ摩耗加工を行った。そしてこの摩耗加工前後のコーティング膜表面のヘーズ(曇価)を前記外観評価の場合と同様にしてそれぞれ計測し、その差を導出した。
【0074】
(耐アルカリ試験)
各実施例及び比較例について、コーティング膜を1mol/lの水酸化ナトリウム水溶液中に6時間浸漬した後、乾燥し、このときのコーティング膜の状態を確認した。
【0075】
以上の結果を表1に示す。
【0076】
【表1】

Figure 2004107381
【0077】
表1に示すように、比較例1では光触媒性評価(水の接触角)が16.8°であったのに対して、各実施例ではいずれの場合も10°未満となった。また各実施例では外観的にも透明度が高く、また耐久性の面でも比較例1を上回った。
【0078】
【発明の効果】
上記のように請求項1に係るコーティング材組成物は、光半導体と、加水分解性シリコーン樹脂と、加水分解抑制剤とを含有するため、膜形成前の状態にあるコーティング材組成物中での、加水分解性シリコーン樹脂の加水分解(重合)を抑制し、組成物中の架橋されていない加水分解性シリコーン樹脂の高分子量化を抑制することができて、膜形成時の架橋密度を高めることができ、この結果、コーティング膜のハードコート性を向上することができるものである。
【0079】
またこのように組成物中の加水分解性シリコーン樹脂の高分子化を抑制することにより、組成物中での光半導体の分散性を向上し、この結果、形成されるコーティング膜中での光半導体の分散性も向上して、コーティング膜の光触媒性をも向上することができるものである。
【0080】
更に、コーティング膜のハードコート性を向上する結果、目的とする被膜硬度を有するコーティング膜をより低温で形成することができ、コーティング膜の低温硬化を可能とすることができるものである。
【0081】
また請求項2の発明は、請求項1において、加水分解抑制剤が、アセチルアセトン及び酢酸アンモニウムから選択される少なくとも一種であるため、特にコーティング膜の光触媒性が高くなると共に、耐摩耗性も更に向上することができるものである。
【0082】
また請求項3の発明は、請求項1又は2において、硬化触媒としてSn化合物を含有するため、コーティング膜形成時のコーティング膜の硬化を促進して、コーティング膜に更に優れたハードコート性を付与することができるものである。
【0083】
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、加水分解抑制剤を、全固形分に対して0.1〜10重量%含有するため、形成されるコーティング膜の優れた光触媒活性と耐摩耗性とを維持すると共に、更に優れたハードコート性や低温硬化性を付与することができるものである。
【0084】
また請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれかにおいて、コロイダルシリカを含有するため、親水性の高いコロイダルシリカによってコーティング膜表面の親水性を向上すると共に、膜の硬度を更に向上させて耐久性(ハードコート性)を更に向上することができるものである。
【0085】
また請求項6に係る塗装品は、請求項1乃至5のいずれかに記載のコーティング材組成物にてコーティング膜を形成するため、ハードコート性及び光触媒活性が高いコーティング膜を備えるものであり、またこのようなコーティング膜を、コーティング材組成物の低温での硬化により形成することができるものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating material composition having high photocatalytic property and durability (hard coat property) and capable of being cured at a low temperature, and a coated product thereof.
[0002]
[Prior art]
It is known that a coating film containing an optical semiconductor in a silicone resin is formed by applying a coating containing an optical semiconductor to a base material, the composition containing a silicone resin as a main component, and curing the coating. (See Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-233271).
[0003]
When an optical semiconductor is irradiated with light (ultraviolet light) having an excitation wavelength (for example, 400 nm), active oxygen is generated, and active oxygen can oxidize and decompose an organic substance. The self-cleaning effect of decomposing carbon-based dirt components (for example, carbon fraction contained in automobile exhaust gas and cigarette tar) adhered to the surface of the material; amine compounds and aldehyde compounds It is expected to have a deodorizing effect of decomposing odorous components; an antibacterial effect of preventing the generation of bacterial components represented by Escherichia coli and Staphylococcus aureus; In addition, when ultraviolet light is irradiated on a material obtained by coating an optical semiconductor on the surface of a base material, the optical semiconductor converts the moisture in the air or the moisture attached to the surface of the material into a hydroxyl radical by the photocatalytic action. Decomposes and removes organic substances that adhere to the surface of the material or repel water contained in the surface of the material, reducing the contact angle of water with the surface of the material and making the surface of the material more easily wettable (familiar) with water. (Water wettability) is also improved. Due to the improvement in hydrophilicity, an antifogging effect is expected in indoor members in which glass and mirrors are less likely to fog with water droplets, and in an outdoor member, an antifouling effect in which attached dirt is washed away by rainwater is expected. In addition, a material obtained by coating an optical semiconductor on the surface of a substrate also has an antistatic function due to the photocatalytic action of the optical semiconductor, and an antifouling effect is also expected by this function.
[0004]
However, in the prior art as described above, when the silicone resin is mainly composed of a tetrafunctional resin, or in a coating film containing an optical semiconductor, the surface of the coating film is made hydrophilic so as to be easily adapted to water. For this reason, the water resistance is poor and there is a possibility that the coating film may be softened or peeled off by a long-time hot water test or the like.
[0005]
It is also conceivable to use a mixed resin containing a trifunctional resin as the silicone resin. In this case, although the water resistance is improved, under severe test conditions and environmental conditions, a long time hot water test or the like may be used to form the coating film. Softening, peeling, and the like may occur.
[0006]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146573, a tetraalkoxysilane or a partial hydrolyzate thereof, an inorganic filler such as silica, and a bifunctional or trifunctional alkoxysilane having a specific structure are compounded in a predetermined compounding amount. Discloses a technique for applying a coating material composition to a base material and baking it at a temperature of 250 to 350 ° C. to form a coating film that exhibits hydrophilicity from the beginning of film formation and has excellent water resistance and abrasion resistance. However, in such a method, it is necessary to fire at a high temperature of 250 to 350 ° C., and high temperature firing is required at the time of film formation.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-7-233271 [Patent Document 2]
JP 2001-146573 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and provides a coating material composition capable of forming a coating film having excellent durability (hard coat property) and photocatalytic property, and capable of being cured at a low temperature. The purpose is to provide the coated product.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The coating material composition according to claim 1 is characterized by containing an optical semiconductor, a hydrolyzable silicone resin, and a hydrolysis inhibitor.
[0010]
The invention of claim 2 is characterized in that, in claim 1, the hydrolysis inhibitor is at least one selected from acetylacetone and ammonium acetate.
[0011]
A third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, an Sn compound is contained as a curing catalyst.
[0012]
The invention of claim 4 is characterized in that in any one of claims 1 to 3, the hydrolysis inhibitor is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total solid content.
[0013]
The invention of claim 5 is characterized in that, in any one of claims 1 to 4, it contains colloidal silica.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a coated article formed by forming a coating film with the coating material composition according to any one of the first to fifth aspects.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0016]
The coating material composition according to the present invention contains an optical semiconductor, a hydrolyzable silicone resin, and a hydrolysis inhibitor as essential components.
[0017]
The hydrolyzable silicone resin which is an essential component of the present invention is a component used as a binder resin and a film forming component.
[0018]
The form of the hydrolyzable silicone resin is not particularly limited, and may be a solution state or a dispersion state.
[0019]
As the hydrolyzable silicone resin, a hydrolyzable organosilane represented by the following general formula (1) or a (partially) hydrolyzed product thereof can be used.
[0020]
R 3 p Six 4-p (1)
(P is an integer from 0 to 3)
In the above formula (1), R 3 represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group which is bonded to a Si atom by a single bond (a monovalent hydrocarbon group). However, different types may be used.
[0021]
X in the formula (1) represents a hydrolyzable group, and when there are a plurality of them, they may be the same or different.
[0022]
Further, for example, in addition to tetrafunctional ones, trifunctional ones or less may be used in combination.
[0023]
The above R 3 is not particularly limited, but it is preferable to use a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
[0024]
Specific examples of R 3 include, for example, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group and an octyl group; a cycloalkyl group such as a cyclopentyl group; Aralkyl groups such as phenyl, 2-phenylpropyl and 3-phenylpropyl groups; aryl groups such as phenyl group and tolyl group; alkenyl groups such as vinyl group and allyl group; chloromethyl group, γ-chloropropyl group, 3,3 A halogen-substituted hydrocarbon group with a 3,3-trifluoropropyl group; and substituted hydrocarbon groups such as a γ-glycidoxypropyl group, a 3,4-epoxycyclohexylethyl group, and a γ-mercaptopropyl group. . Among these, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and a phenyl group are preferable in terms of ease of synthesis or availability. Among the alkyl groups, those having 3 or more carbon atoms may be linear such as n-propyl group and n-butyl group, or may be isopropyl group, isobutyl group and t-butyl group. It may have a branch such as a group.
[0025]
In the general formula (1), X is not particularly limited as long as it is the same or different hydrolyzable groups, and examples thereof include an alkoxy group, an oxime group, an enoxy group, an amino group, an aminoxy group, and an amide group. Can be That is, specific examples of the hydrolyzable organosilane include mono-, di-, tri-, and tetra-functional alkoxysilanes in which the value of p in the general formula (1) is an integer of 0 to 3. , Acetoxysilanes, oxime silanes, enoxysilanes, aminosilanes, aminoxysilanes, amidosilanes and the like. Among these, it is preferable that X is an alkoxysilane in which X is an alkoxy group (OR) from the viewpoint of easy synthesis or availability. In addition, among the alkoxy groups, the alkyl group (R) preferably has 1 to 8 carbon atoms. In this case, only the availability and the ease of preparation of the hydrolyzable silicone resin are reduced. In addition, when the obtained coating material composition containing a hydrolyzable silicone resin is applied and cured, a condensation reaction easily occurs, and as a result, a coating film having high hardness can be formed. Specific examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in the alkoxy group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, and an octyl group. Among the alkyl groups in the alkoxy group, those having 3 or more carbon atoms may be linear groups such as n-propyl group, n-butyl group, etc., or isopropyl group, isobutyl group. , T-butyl group and the like. An organosilane compound generally called a silane coupling agent is also included in the above-mentioned alkoxysilanes.
[0026]
Such a hydrolyzable organosilane may be used alone or in combination of two or more.
[0027]
The hydrolyzable silicone resin may be diluted with an appropriate solvent as needed. Examples of such a solvent include, but are not particularly limited to, lower fatty acid alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol; ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, and ethylene glycol monoethyl acetate; And ethylene glycol and derivatives thereof; diethylene glycol and derivatives thereof such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether; and hydrophilic organic solvents such as diacetone alcohols. These solvents may be used alone or in combination of two or more. be able to. Further, in addition to such a hydrophilic organic solvent, from among toluene, xylene, hexane, heptane, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketoxime, and the like, one or more types may be used. it can.
[0028]
The molecular weight of such a hydrolyzable silicone resin is not particularly limited, but particularly when the hydrolyzable silicone resin is a partial hydrolyzate of a hydrolyzable organosilane, the weight average molecular weight is 500. Preferably it is in the range of ~ 1000. If the weight average molecular weight is less than 500, the hydrolyzate may become unstable, and if the weight average molecular weight exceeds 1,000, the coating film formed may not be able to maintain sufficient hardness.
[0029]
The optical semiconductor, which is an essential component of the present invention, obtains various effects due to the optical semiconductor effect, and further improves the surface hydrophilicity of the formed film by the optical semiconductor effect or maintains the surface hydrophilicity for a long time. To be included.
[0030]
Optical semiconductors include 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, Examples include metal oxides such as tantalum oxide, manganese oxide, cobalt oxide, rhodium oxide, nickel oxide, and rhenium oxide; and strontium titanate. Among these optical semiconductors, the use of the above-mentioned metal oxides is particularly preferable in terms of practically easy use, and among them, the use of titanium oxide is particularly preferable because of its photocatalytic performance, safety, and availability. It is preferable in terms of easiness and cost. When titanium oxide is used as an optical semiconductor, the use of a crystal having an anatase type (anatase type) in particular has high photocatalytic performance and high curing acceleration performance during film formation, and It is preferable because the photocatalytic performance can be expressed in a short time after the film formation and the photocatalytic performance can be maintained for a long time.
[0031]
Such an optical semiconductor may be used alone or in a combination of two or more.
[0032]
In addition, as the optical semiconductor, a material such as titanium alkoxide, which finally becomes a raw material of an optical semiconductor, can be blended.
[0033]
It is known that such an optical semiconductor generates active oxygen from water when irradiated with light having an excitation wavelength (for example, ultraviolet light having a wavelength of 400 nm). This active oxygen can oxidatively decompose organic substances. When an optical semiconductor is contained in a coating film, active oxygen is generated from moisture in the air and moisture attached to the surface of the coating film when the coating film is irradiated with light having an excitation wavelength of the optical semiconductor. Self-cleaning action to decompose carbon-based pollutants (for example, carbon fraction contained in automobile exhaust gas and cigarette tar) attached to the film surface, and decompose odorous components represented by amine compounds and aldehyde compounds It can be expected to have a deodorizing action, an antibacterial action for preventing the generation of bacterial components typified by Escherichia coli and Staphylococcus aureus, and a fungicidal action. In addition, when the material coated on the surface of the substrate with the coating material composition containing the optical semiconductor is irradiated with ultraviolet light, the optical semiconductor oxidizes water in the air or water adhering to the material surface by its photocatalytic action. The hydroxyl radicals decompose and remove water-repelling organic substances (including those adhering to the material surface and those contained in the material surface), thereby forming water on the material surface. Has a reduced contact angle, and an effect of improving the hydrophilicity (water wettability) that the material surface is easily wetted (familiar) with water can be obtained. From the improvement of the hydrophilicity, an indoor member is expected to have an antifogging effect in which glass and mirrors are hardly fogged by water droplets, and an outdoor member is expected to have an antifouling effect in which attached dirt is washed by rainwater. You. In addition, a material obtained by coating an optical semiconductor on the surface of a substrate also has an antistatic function due to the photocatalytic action of the optical semiconductor, and an antifouling effect is also expected by this function.
[0034]
When compounding the optical semiconductor into the composition, any form may be used as long as it can be dispersed in the composition, such as powder, fine particle powder, and solution-dispersed sol particles. In particular, if the sol is a sol having a pH of 7 or less, the curing at the time of film formation can be advanced in a shorter time, and the convenience in use is excellent. When such a sol-type optical semiconductor is blended, the dispersion medium used is not particularly limited as long as it can uniformly disperse the fine particles of the optical semiconductor. Solvents can also be used.
[0035]
The aqueous solvent is not particularly limited. For example, in addition to water alone, hydrophilic organic solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, lower fatty acid alcohols such as isobutanol; ethylene glycol, ethylene glycol monobutyl ether, A mixed dispersion medium of water and at least one of ethylene glycol derivatives such as ethylene glycol monobutyl ether acetate; diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether; and diacetone alcohol can be used. When such a mixed dispersion medium is used, it is particularly preferable to use a water-methanol mixed dispersion medium in terms of excellent dispersion stability of the optical semiconductor fine particles and excellent drying property of the dispersion medium after application. When such an aqueous sol is used, the sol-like optical semiconductor can also serve as an acidic catalyst for hydrolyzing the hydrolyzable organosilane.
[0036]
The non-aqueous solvent is not particularly limited. For example, a hydrophilic organic solvent used in the mixed dispersion medium described above, or at least one of a hydrophobic organic solvent such as toluene and xylene may be used. it can. Among these non-aqueous solvents, it is preferable to use methanol, in particular, in that the dispersion of the optical semiconductor fine particles is excellent and the dispersion medium after coating is excellent in drying property.
[0037]
Such an optical semiconductor is preferably blended at a ratio of 20 to 70% by weight based on the total solid content in the composition.
[0038]
The hydrolysis inhibitor, which is an essential component in the present invention, is a component that inhibits the hydrolysis of a binder resin (hydrolysable silicone resin), and includes a chelating agent such as dimethylglyoxime, dithizone, oxine, acetylacetone, and glycine; Ethyl acetoacetate or acetoacetate ester chelate having at least one of a group, an acetate group and a carbonate group; ammonium acetate; ammonium carbonate; metal acetonates and chelates such as Ti, Zr, Al, Fe, Co, Sn, Cr and Ni 1,2-diols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 2,3-butanediol, pinacol, and 1,2-cyclohexanediol; Propanediol, 1,3-butanediol, 2,4-pentanedi 1,3-diols such as toluene, 3-methyl-1,3-butanediol, hexylene glycol and 1,3-cyclohexanediol; 1,4 diols such as 1,4-butanediol and 1,4-cyclohexanediol -Diols and the like. These hydrolysis inhibitors can be used alone or in combination of two or more.
[0039]
The addition of such a hydrolysis inhibitor suppresses the hydrolysis (polymerization) of the hydrolyzable silicone resin in the coating material composition in a state before forming a coating film, such as during storage of the coating material composition. It is possible to suppress the increase in the molecular weight of the hydrolyzable silicone resin in the composition.
[0040]
Here, if the hydrolysis of the hydrolysable silicone resin proceeds before the film is formed, the molecular weight of the non-crosslinked hydrolysable silicone resin increases, resulting in a coarse bond network at the time of film formation, and the formation of a coating film. Hard coat properties are reduced. On the other hand, by suppressing the increase in the molecular weight of the hydrolyzable silicone resin before film formation by adding the hydrolysis inhibitor as described above, the crosslink density at the time of film formation can be increased, and the hard coat property can be improved. It can be improved.
[0041]
In addition, by suppressing the polymerization of the hydrolyzable silicone resin in the composition in this manner, the dispersibility of the optical semiconductor in the composition is improved, and as a result, the light in the formed coating film is reduced. The dispersibility of the semiconductor is also improved, and the photocatalytic property of the coating film can be improved.
[0042]
Furthermore, as a result of improving the hard coat property of the coating film as described above, a coating film having the target film hardness can be formed at a lower temperature, and the coating film can be cured at a low temperature.
[0043]
The hydrolysis inhibitor is preferably added at a ratio of 0.1 to 10% by weight based on the total solid content in the composition. When the amount exceeds this range by increasing the amount, the photocatalytic activity of the coating film may be reduced, or the abrasion resistance may be reduced.If the amount is less than this range, the hydrolysis inhibitor may be used. The effect may not be sufficiently obtained.
[0044]
It is particularly preferable to use at least one of acetylacetone and ammonium acetate as part or all of the hydrolysis inhibitor. When such a hydrolysis inhibitor is used, the photocatalytic property of the coating film is particularly increased, and the abrasion resistance is further improved. In order to obtain such an effect, it is preferable that the total amount of acetylacetone and ammonium acetate is in the range of 20 to 100% by weight in the total hydrolysis inhibitor.
[0045]
Further, it is preferable to mix a Sn compound as a curing catalyst. Examples of such a curing catalyst include metal salts (tin salts) of carboxylic acids such as tin octylate, dibutyltin laurate, and dioctyltin simalate. Such a curing catalyst acts as a catalyst for the hydrolysis (polycondensation) of the hydrolyzable silicone resin at the time of forming the coating film, promotes the curing of the coating film, and further enhances the durability (hard coat) of the coating film. Nature) can be imparted.
[0046]
When such a curing catalyst is blended, it is preferable to blend it at a ratio of 0.2 to 10% by weight based on the total solid content in the composition.
[0047]
Further, colloidal silica can be blended in the composition, and in this case, the hydrophilicity of the coating film surface can be improved by the highly hydrophilic colloidal silica. Further, the durability (hard coat property) can be further improved by improving the hardness of the film.
[0048]
The amount of the colloidal silica to be blended depends on the composition of the silicone resin, but is preferably in the range of 8 to 30% by weight based on the total solids in the composition. If the amount is less than this range, the effect of improving the hydrophilicity of the film may be weakened. If the amount exceeds this range, the film strength may be extremely reduced.
[0049]
When colloidal silica is used, it is not particularly limited, but for example, water-dispersible colloidal silica 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 silica content can be determined from this value.
[0050]
The water-dispersible colloidal silica is usually obtained from water glass, but can be easily obtained as a commercial product.
[0051]
The organic solvent-dispersible colloidal silica can be easily prepared by substituting the water of the water-dispersible colloidal silica with an organic solvent. Such organic solvent-dispersible colloidal silica can also be easily obtained as a commercial product. In the organic solvent dispersible colloidal silica, the type of the organic solvent in which the colloidal silica is dispersed is not particularly limited. For example, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutanol; ethylene glycol; Examples thereof include ethylene glycol derivatives such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether acetate; diethylene glycol derivatives such as diethylene glycol and diethylene glycol monobutyl ether; and hydrophilic organic solvents such as diacetone alcohol. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. In addition, one or more of toluene, xylene, hexane, heptane, ethyl acetate, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketoxime and the like can be used in combination with these hydrophilic organic solvents.
[0052]
The method for uniformly dispersing the colloidal silica in the dispersion medium is not particularly limited, and for example, various ordinary dispersion methods using a homogenizer, a disper, a pent shaker, a bead mill, or the like can be used.
[0053]
The coating material composition of the present invention is prepared by blending the above components.
[0054]
The substrate on which the coating material composition is applied is not particularly limited, and the coating material composition is applied to various substrates regardless of organic or inorganic materials to form a coating film. Examples thereof include glass, metal, plastic, and the like, and mirrors formed by forming a metal film on glass. As for the mirror, there are cases where a coating film is formed on the surface of a metal film with a coating material composition, and cases where a coating film is formed on a surface of glass with a coating material composition.
[0055]
These substrates are preferably pre-cleaned prior to application of the coating material composition in order to form a uniform coating film and to improve adhesion. Examples of the pre-cleaning method include alkali cleaning, ammonium fluoride cleaning, plasma cleaning, and UV cleaning.
[0056]
The method for applying the coating material composition to the substrate is not particularly limited, and may be, for example, brush coating, spray coating, dipping (also called dipping or dip coating), roll coating, flow coating, curtain coating, knife coating, spin coating. An appropriate method usually performed such as a coat or a bar coat can be selected.
[0057]
After the application, if necessary, the composition is cured by a polycondensation reaction of the hydrolyzable silicone resin in the composition to form a film. At this time, the film can be formed at a relatively low temperature in a range from room temperature to 200 ° C. In addition, in order to particularly enhance the abrasion resistance and the like, the coating may be cured by heating at 250 to 400 ° C.
[0058]
Thereby, a coating film exhibiting high photocatalytic properties and durability can be formed.
[0059]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[0060]
Here, in the following description, “part” represents “part by weight” and “%” represents “% by weight” unless otherwise specified. The molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography). At this time, using a model number “HLC8020” manufactured by Tosoh Corporation, a calibration curve was created using standard polystyrene, and the converted value was measured. It was done.
[0061]
<Example 1>
356 parts of methanol was added to 208 parts of tetraethoxysilane, and 18 parts of water and 18 parts of 0.01 mol / L hydrochloric acid were further mixed, and sufficiently mixed using a disper. Next, the obtained liquid was heated in a thermostat at 60 ° C. for 2 hours to obtain a silicone resin having a weight average molecular weight of 950.
[0062]
An aqueous sol of titanium oxide (solid content: 21%, average particle size: 60 nm) as an optical semiconductor and ethyl acetoacetate as a hydrolysis inhibitor were added to this silicone resin. The mixing ratio at this time was such that titanium oxide was 40%, ethyl acetoacetate was 15%, and silicone resin was 45% in terms of solid content.
[0063]
This was diluted with methanol so that the total solid content was 5% to prepare a coating material composition.
[0064]
After leaving this coating material composition for 1 hour after preparation, it was applied on a glass substrate by a spin coater and baked at 100 ° C. for 10 minutes to form a coating film.
[0065]
<Example 2>
Preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using the coating material composition in the same manner as in Example 1 except that acetylacetone was used as a hydrolysis inhibitor in Example 1. Was done.
[0066]
<Example 3>
Preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using this coating material composition in the same manner as in Example 1 except that ammonium acetate was used as a hydrolysis inhibitor in Example 1. And went.
[0067]
<Example 4>
In addition to the components used in Example 1, di-n-butyltin diacetate was added as a curing catalyst, and the compounding amount of each component was 5% in terms of solids content of di-n-butyltin diacetate. % By weight, 40% by weight of titanium oxide, 15% by weight of ethyl acetoacetate, and 40% by weight of silicone resin. Otherwise, in the same manner as in Example 1, preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using the coating material composition were performed.
[0068]
<Example 5>
In Example 1, the blending amounts of the respective components were such that, in terms of solid content, titanium oxide was 40% by weight, ethyl acetoacetate was 5% by weight, and silicone resin was 55% by weight. Otherwise, in the same manner as in Example 1, preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using the coating material composition were performed.
[0069]
<Example 6>
In addition to the components used in Example 1, a silica water sol (average particle diameter: 100 nm) was added, and the blending amount of each component was 15% by weight of silica and 40% by weight of titanium oxide in terms of solid content. , Ethyl acetoacetate was 15% by weight, and the silicone resin was 30% by weight. Otherwise, in the same manner as in Example 1, preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using the coating material composition were performed.
[0070]
<Comparative Example 1>
In Example 1, the amount of each component was adjusted to be 40% by weight of titanium oxide and 60% by weight of silicone resin in terms of solid content without adding a hydrolysis inhibitor. Otherwise, in the same manner as in Example 1, preparation of a coating material composition and formation of a coating film on a glass substrate using the coating material composition were performed.
[0071]
[Film performance evaluation]
(Appearance evaluation)
About each Example and the comparative example, it performed by measuring the haze (cloudiness value) of a coating film based on JISK71056.4.
[0072]
(Photocatalytic evaluation)
In each of the examples and comparative examples, the coating film immediately after formation was irradiated with ultraviolet rays (wavelength 365 nm) at 3 mW / cm 2 for 10 hours, and the contact angle of the coating film surface with water after this treatment was measured.
[0073]
(Wear resistance)
For each example and comparative example, the coating film was subjected to Taber abrasion processing according to JIS K7204. At this time, a Taber abrasion tester (manufactured by Yasuda Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) was used to perform Taber abrasion processing on a worn wheel "CS-10F" under the conditions of a load of 250 g (2.45 N) and a load of 100 revolutions. The haze (cloudiness value) of the surface of the coating film before and after the abrasion processing was measured in the same manner as in the case of the above-described appearance evaluation, and the difference was derived.
[0074]
(Alkali resistance test)
In each of Examples and Comparative Examples, the coating film was immersed in a 1 mol / l aqueous sodium hydroxide solution for 6 hours, dried, and the state of the coating film at this time was confirmed.
[0075]
Table 1 shows the above results.
[0076]
[Table 1]
Figure 2004107381
[0077]
As shown in Table 1, the photocatalytic evaluation (contact angle of water) was 16.8 ° in Comparative Example 1, whereas in each case, it was less than 10 ° in each case. In each of the examples, the transparency was high in appearance, and the durability was higher than that of Comparative Example 1.
[0078]
【The invention's effect】
As described above, since the coating material composition according to claim 1 contains an optical semiconductor, a hydrolyzable silicone resin, and a hydrolysis inhibitor, the coating material composition in a state before film formation is included. In addition, it is possible to suppress the hydrolysis (polymerization) of the hydrolysable silicone resin, to suppress the increase in the molecular weight of the non-crosslinked hydrolysable silicone resin in the composition, and to increase the crosslink density during film formation. As a result, the hard coat property of the coating film can be improved.
[0079]
Further, by suppressing the polymerization of the hydrolyzable silicone resin in the composition in this manner, the dispersibility of the optical semiconductor in the composition is improved, and as a result, the optical semiconductor in the formed coating film is improved. Is also improved, and the photocatalytic property of the coating film can be improved.
[0080]
Furthermore, as a result of improving the hard coat property of the coating film, a coating film having a target film hardness can be formed at a lower temperature, and the coating film can be cured at a low temperature.
[0081]
Further, in the invention of claim 2, in claim 1, the hydrolysis inhibitor is at least one selected from acetylacetone and ammonium acetate, so that the photocatalytic property of the coating film is particularly increased and the abrasion resistance is further improved. Is what you can do.
[0082]
Further, the invention of claim 3 according to claim 1 or 2 contains a Sn compound as a curing catalyst, thereby accelerating the curing of the coating film at the time of forming the coating film and imparting a further excellent hard coat property to the coating film. Is what you can do.
[0083]
The invention of claim 4 provides the photocatalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrolysis inhibitor is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total solid content, so that the formed coating film is excellent. While maintaining activity and abrasion resistance, it is possible to impart more excellent hard coat properties and low-temperature curability.
[0084]
Further, the invention of claim 5 is characterized in that, in accordance with any one of claims 1 to 4, since colloidal silica is contained, the hydrophilicity of the coating film surface is improved by the colloidal silica having high hydrophilicity, and the hardness of the film is further improved. Thus, the durability (hard coat property) can be further improved.
[0085]
Further, the coated product according to claim 6 is provided with a coating film having a high hard coat property and a high photocatalytic activity in order to form a coating film with the coating material composition according to any one of claims 1 to 5; Further, such a coating film can be formed by curing the coating material composition at a low temperature.

Claims (6)

光半導体と、加水分解性シリコーン樹脂と、加水分解抑制剤とを含有して成ることを特徴とするコーティング材組成物。A coating material composition comprising an optical semiconductor, a hydrolyzable silicone resin, and a hydrolysis inhibitor. 加水分解抑制剤が、アセチルアセトン及び酢酸アンモニウムから選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載のコーティング材組成物。The coating material composition according to claim 1, wherein the hydrolysis inhibitor is at least one selected from acetylacetone and ammonium acetate. 硬化触媒としてSn化合物を含有して成ることを特徴とする請求項1又は2に記載のコーティング材組成物。The coating material composition according to claim 1, comprising a Sn compound as a curing catalyst. 加水分解抑制剤を、全固形分に対して0.1〜10重量%含有して成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のコーティング材組成物。The coating material composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the composition comprises a hydrolysis inhibitor in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total solid content. コロイダルシリカを含有して成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のコーティング材組成物。The coating material composition according to any one of claims 1 to 4, comprising colloidal silica. 請求項1乃至5のいずれかに記載のコーティング材組成物にてコーティング膜を形成して成ることを特徴とする塗装品。A coated article comprising a coating film formed from the coating material composition according to any one of claims 1 to 5.
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