JP2005002180A

JP2005002180A - Coating film-forming material for outer structure

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Publication number: JP2005002180A
Application number: JP2003165931A
Authority: JP
Inventors: Akimasa Yamane; 彰正山根
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating film-forming material which can be coated on a water-proof outer structure or the like to prolong the life of water permeation resistance. <P>SOLUTION: This coating film-forming material for the outer structures is obtained by mixing a main component: an organopolysiloxane having R (methyl, ethyl, phenyl), a cross-linking agent: an organosiloxane having functional side chains, and a curing catalyst: an organic metal compound halide. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に塗布することで紫外線による劣化を防止できる外構物用被膜形成材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
塩化ビニール、アスファルト、ウレタン系素材といったもので成形・加工された外構物は、加工が容易であってコストも安く、しかも、耐透水性を有しているから、家屋等の防水系外構物としてよく使用されている。例えば、塩化ビニールであれば、樋や各種の送水パイプ、アスファルトであれば、屋根材や各種コーキング材、ウレタン系素材であれば、壁材や下地パネル及び断熱材といった具合である。
【０００３】
ところが、このような素材は、波長１００〜４００ｎｍの紫外線を吸収する吸収帯を有しており、このような素材を用いて成形・加工された外構物が紫外線を吸収すると（これらは外構物であるから、殊更、紫外線に曝される）、その材質が光やオゾンによって劣化し、本来、有していた耐透水性も喪失する。このため、寿命が短く、実質的な耐用年数は、せいぜいが１〜５年であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、実際の製品には、その表面にアクリル及びアクリルウレタン系のコーティング材を塗布したりしているが、これで生じた硬化被膜は、ほとんどの場合が有機物の２液性で、害性が指摘される有機溶剤を使用している。又、この有機性被膜は機械的な強度に弱く、これを塗布した製品の耐用年数も、３〜８年が限度である。本発明は、このような課題を解決したものであり、外構物の表面に１液性タイプで無機質の硬化被膜を形成する被膜形成材を提供したものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、主剤：Ｒ（メチル基、エチル基、フェニル基）を有するオルガノポリシロキサン、架橋剤：官能性側鎖を有するオルガノシロキサン、硬化触媒：金属有機化合物のハロゲン化物、を混合して得られる外構物用被膜形成材を提供したものである。
【０００６】
この被膜形成材の生成は、第１段階として、主剤のオルガノボリシロキサン官能基が空気中の水分によって加水分解して水酸基に変化し、第２段階として、この水酸基を架橋材のオルガノシロキサン官能基がアタックするとともに、このとき、硬化触媒の作用を受けて脱アルコール反応を起こし、三次元構造の高分子ボリシロキサン硬化体を形成するものと考えられる。
【０００７】
この被膜形成材が硬化して形成した硬化被膜は、無溶剤で、しかも、水又は水酸基を含んでおらず、常温下で１液タイプを保つことができる。このため、固化速度がきわめて遅く、塗布作業も容易である。この硬化被膜は、無機のシリカ・ガラスを主体とするものであるから、人体に無害であることは勿論のこと、これを塗布した外構物には、耐紫外線性（耐候性）が強化され、同時に耐透水性、耐薬品性、耐溶剤性、不燃性が付与される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る被膜形成材は、主剤、架橋剤、硬化触媒からなる。このうち、主剤は、以下の一般式
【化１】を有するオルガノポリシロキサンであり、コーティング材となる高分子ポリシロキサン硬化体の出発物質である。このＲの一般的なものは、メチル基、エチル基、フェニル基である。
【０００９】
【化１】

【００１０】
架橋剤は、以下の一般式
【化２】を有する官能性側鎖を持つオルガノシロキサンであり、主剤であるオルガノポリシロキサンを希釈する希釈液として作用し、オルガノポリシロキサン官能基が空気中の水分によって加水分解して水酸基に変化するのを促進させるものである。この官能性側鎖には、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基がある。
【００１１】
【化２】

【００１２】
硬化触媒は、金属有機化合物のハロゲン化物であり、主剤中のオルガノポリシロキサン官能基が空気中の水分によって加水分解して水酸基に変化し、これが脱アルコール反応によって高分子ポリシロキサン硬化体を形成するのを促進させるものである。この金属有機化合物としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、その他がある。
【００１３】
本発明に係る被膜形成材の生成は、上記した主剤、架橋剤及び硬化触媒を混合するだけでよい。このときの混合操作は、各剤の混合割合に留意するだけでよく、温度条件等、特別の条件は必要としない。従って、この被膜形成の生成は非常に簡単であるといえる。各剤の混合割合は、主剤が１００重量部、架橋剤が１００〜３００重量部、硬化触媒が１〜１０重量部が適する。
【００１４】
以上の各剤が化学変化を起こして最終生成物である高分子ポリシロキサン硬化体に変化するのは以下の過程を経る。まず、第１に、以下の
【化３】に示す第１段階の化学変化を起こし、主剤中のオルガノポリシロキサン官能基が空気中の水分を吸収して水酸基に変化する。
【００１５】
【化３】

【００１６】
次いで、硬化触媒の作用を受けて以下の
【化４】に示す第２段階の化学変化を起こし、最終的に三次元ネットワーク構造を有する高分子ポリシロキサン硬化体が生成する。即ち、（１）式に示すように、ボロンＢ_３１とハロゲンＸから生成するボランハライドＢＸ鎖イオンが（２）式のように、金属アルコートＭ（ＯＲ）_ｎのＭときわめて容易に置換される金属ハロゲン鎖イオンとなり、（３）式、（４）式に示す加水分解、脱水縮合反応が促進される結果、常温領域において金属酸化物ガラスが得られるものと考えられる。
【００１７】
【化４】

【００１８】
このような高分子ポリシロキサン硬化体の特性を以下の
【表１】に示す（但し、被塗布基材として鉄板を使用した）。
【００１９】
【表１】

【００２０】
又、この高分子ポリシロキサン硬化体（以下、硬化体）が目的物の表面に塗布され、その表面に形成された被膜の各種の性能を以下の
【表２】に示す。
【００２１】
【表２】

【００２２】
この他、この硬化体に要求される重要な要素である耐薬品性と耐溶剤性について調べた結果を以下の
【表３】と
【表４】に示す。尚、この試験は、上記硬化体を膜厚３０μｍで磨き鋼板上に発生させ、これを２５°Ｃで１週間養生したものを用いた。又、耐薬品性は１ケ月のスポット試験、耐溶剤性は１時間のスポット試験で行なった。これによると、耐薬品性、耐溶剤性ともに満足するものであることが確認された。
【００２３】
【表３】

【００２４】
【表４】

【００２５】
以上の操作で生成された硬化体は、１液タイプで液状を保っているから、これを刷毛やスプレーガンといった塗布器具によって目的とする外構物の表面に塗布すればよい。以上の処理をしてそのままにしておくと、硬化体は外構物の表面に光やオゾンによる劣化を受けない、耐候性、耐透水性、耐薬品性、耐溶剤性を付与された保護被膜を形成する。この点で、防水系外構物の寿命を長期化させることに貢献する。更に、この硬化体は不燃性、耐熱性を有しているものであるから、外構物の物理的性能も高めるものとなる。
【００２６】
〔実施例〕
主剤としてメチル基を有するオルガノポリシロキサンを１Ｋｇ、架橋材として同じくオルガノシロキサンを３Ｋｇ、硬化触媒としてＴｉハロゲン化物２０ｇを容器に投入し、常温（２０℃）の下で攪拌棒を用いて混合し、１時間経過したものをコーティング材とした。これをアスファルトシングル（屋根材）の表面に刷毛を用いて塗布し、７２時間経過するのを待った。これを屋外に暴露し、５年経過したものの変色、透水性を計測してみた。
【００２７】
結果は、色の変化はないし（目視）、又、透水性試験（ＪＩＳＡ１４０４３ｋｇ／ｃｍ^２×８時間）でも透水は０ｇであり、十分に使用に耐えるものであった。尚、［比較例］として、同年月が経過したコーティング材を塗布していないアスファルトシングルを見てみたが、明らかに色は変色しており、透水量は２３ｇであった。
【００２８】
ところで、以上は、塗布目的物としての外構物、すなわち、被塗布基材としてアスファルトシングルを使用した場合であるが、この被膜形成材は上記した特性を有し、且つ、これで得られた被膜は上記の性能を有するものであるから、この他の被塗布基材（以下、基材）に塗布しても、種々のバリアー性を発揮する被膜形成材材としても使用できる筈である。
【００２９】
加えて、この被膜形成材は、あらゆる基材に対しても強固に接着する点も挙げられる。以下の
【表５】は基材の種類とその接着強度を示すものであるが、すべての基材に対して十分な強度で接着されることが示されている。近年、防水系の外構物もあらゆる素材のものが使用されているから、この性質は大いに望まれるところである。更に、以下の
【表６】は各基材におけるその耐透水試験の結果であるが、いずれの場合も、十分な耐透水性が得られたことが確認されている。
【００３０】
【表５】

【００３１】
【表６】

【００３２】
【発明の効果】
以上、本発明に係る被膜形成材を防水系の外構物に塗布することで、その防水機能を大幅に向上させることができるとともに、併せて、耐薬品性、耐溶剤性についても向上させることができた。これにおいて、この被膜形成材は、製造も容易であるし、目的物への塗布も簡単である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming material for exterior objects that can be prevented from being deteriorated by ultraviolet rays when applied to a surface.
[0002]
[Prior art]
Exterior structures molded and processed with materials such as vinyl chloride, asphalt, and urethane materials are easy to process, low in cost, and water-resistant. Often used as a thing. For example, in the case of vinyl chloride, a wall or various water pipes, in the case of asphalt, a roofing material or various caulking materials, and in the case of a urethane-based material, a wall material, a base panel, or a heat insulating material.
[0003]
However, such a material has an absorption band that absorbs ultraviolet light having a wavelength of 100 to 400 nm, and when an external structure molded and processed using such a material absorbs ultraviolet light (these are external structures). Since it is a product, it is exposed to ultraviolet rays in particular, and its material is deteriorated by light and ozone, and the inherent water permeability is lost. For this reason, the lifetime was short, and the useful life was 1 to 5 years at most.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, acrylic and acrylurethane coating materials are applied to the surface of actual products, but the cured film produced by this is almost always a two-part organic matter that is harmful. The organic solvent indicated is used. In addition, this organic coating is weak in mechanical strength, and the service life of a product coated with the organic coating is limited to 3 to 8 years. This invention solves such a subject, and provides the film formation material which forms a one-component type inorganic cured film on the surface of an outer structure.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Under the above-mentioned problems, the present invention provides the main agent: R (methyl group, ethyl group, phenyl group) organopolysiloxane, cross-linking agent: organosiloxane having functional side chain, and curing catalyst, as described in claim 1. : A film-forming material for an outer structure obtained by mixing a halide of a metal organic compound.
[0006]
In the formation of the film forming material, as a first step, the organopolysiloxane functional group of the main agent is hydrolyzed by moisture in the air to change into a hydroxyl group, and as the second step, this hydroxyl group is converted into an organosiloxane functional group of the crosslinking material. At this time, it is considered that the reaction of the curing catalyst causes a dealcoholization reaction to form a cured polymer polysiloxane having a three-dimensional structure.
[0007]
The cured film formed by curing the film forming material is solvent-free and does not contain water or a hydroxyl group, and can maintain a one-component type at room temperature. For this reason, the solidification speed is extremely slow and the coating operation is easy. Since this cured film is mainly composed of inorganic silica glass, it is not harmful to the human body, and the exterior structure to which it is applied has enhanced UV resistance (weather resistance). At the same time, water permeability, chemical resistance, solvent resistance and nonflammability are imparted.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. The film forming material according to the present invention comprises a main agent, a crosslinking agent, and a curing catalyst. Of these, the main agent is an organopolysiloxane having the following general formula: ## STR1 ## which is a starting material for a cured polymer polysiloxane that serves as a coating material. Common examples of R are a methyl group, an ethyl group, and a phenyl group.
[0009]
[Chemical 1]

[0010]
The cross-linking agent is an organosiloxane having a functional side chain having the following general formula: and acts as a diluting solution for diluting the main component organopolysiloxane, and the organopolysiloxane functional group has moisture in the air. It promotes the hydrolysis to change into a hydroxyl group. This functional side chain includes an alkoxy group, an acyloxy group, and an oxime group.
[0011]
[Chemical 2]

[0012]
The curing catalyst is a halide of a metal organic compound, and the organopolysiloxane functional group in the main agent is hydrolyzed by moisture in the air to be converted into a hydroxyl group, which forms a polymer polysiloxane cured product by dealcoholization reaction. It is to promote. Examples of the metal organic compound include Ti, Al, Zn, and others.
[0013]
The production of the film forming material according to the present invention is only required to mix the above-mentioned main agent, crosslinking agent and curing catalyst. The mixing operation at this time only needs to pay attention to the mixing ratio of each agent, and does not require special conditions such as temperature conditions. Therefore, it can be said that the formation of this film formation is very simple. The mixing ratio of each agent is suitably 100 parts by weight for the main agent, 100 to 300 parts by weight for the crosslinking agent, and 1 to 10 parts by weight for the curing catalyst.
[0014]
Each of the above agents undergoes a chemical change and changes to a polymer polysiloxane cured product, which is the final product, through the following process. First, the first stage chemical change shown in the following formula (3) is caused, and the organopolysiloxane functional group in the main agent absorbs moisture in the air and changes to a hydroxyl group.
[0015]
[Chemical 3]

[0016]
Next, under the action of the curing catalyst, a second-stage chemical change shown in the following formula (4) is caused, and finally a polymer polysiloxane cured product having a three-dimensional network structure is produced. That is, as shown in the formula (1), the borane halide BX chain ion generated from the boron B ₃₁ and the halogen X is very easily replaced with the metal alcoat M (OR) _n as shown in the formula (2). It is considered that metal oxide glass is obtained in the room temperature region as a result of becoming a metal halogen chain ion and promoting the hydrolysis and dehydration condensation reactions shown in the formulas (3) and (4).
[0017]
[Formula 4]

[0018]
The characteristics of such a polymer polysiloxane cured product are shown in Table 1 below (however, an iron plate was used as the substrate to be coated).
[0019]
[Table 1]

[0020]
In addition, various performances of the coating film formed on the surface of the target product obtained by applying this polymer polysiloxane cured body (hereinafter, cured body) to the surface of the target product are shown in Table 2 below.
[0021]
[Table 2]

[0022]
In addition, the following Table 3 and Table 4 show the results of investigation on chemical resistance and solvent resistance, which are important elements required for the cured product. In this test, the cured product was generated on a polished steel plate with a film thickness of 30 μm and cured at 25 ° C. for 1 week. The chemical resistance was a 1 month spot test, and the solvent resistance was a 1 hour spot test. According to this, it was confirmed that both chemical resistance and solvent resistance were satisfied.
[0023]
[Table 3]

[0024]
[Table 4]

[0025]
Since the cured body generated by the above operation is a one-component type liquid, it can be applied to the surface of the target external object using an applicator such as a brush or a spray gun. If the above treatment is left as it is, the cured body will not be deteriorated by light or ozone on the surface of the outer structure, and it is a protective coating with weather resistance, water permeability resistance, chemical resistance and solvent resistance. Form. In this respect, it contributes to prolonging the life of waterproof exterior structures. Further, since the cured body has nonflammability and heat resistance, the physical performance of the exterior structure is also improved.
[0026]
〔Example〕
1 kg of an organopolysiloxane having a methyl group as a main agent, 3 kg of an organosiloxane as a cross-linking material, and 20 g of a Ti halide as a curing catalyst are placed in a container, and mixed at room temperature (20 ° C.) using a stirring bar. One hour later was used as the coating material. This was applied to the surface of asphalt single (roofing material) using a brush and waited for 72 hours. This was exposed outdoors, and after 5 years, the discoloration and water permeability were measured.
[0027]
As a result, the color did not change (visually), and even in the water permeability test (JIS A 1404 3 kg / cm ² × 8 hours), the water permeability was 0 g, and it was sufficiently durable. In addition, as [Comparative Example], when the asphalt single which has not applied the coating material which passed the same month was seen, the color was clearly discolored and the water permeability was 23 g.
[0028]
By the way, the above is a case where an exterior object as a coating object, that is, a case where asphalt single is used as a substrate to be coated, this film forming material has the above-described characteristics and was obtained by this. Since the film has the above-mentioned performance, it should be usable as a film-forming material that exhibits various barrier properties even if it is applied to another substrate to be coated (hereinafter referred to as a substrate).
[0029]
In addition, the film-forming material can be firmly bonded to any substrate. The following [Table 5] shows the types of base materials and their adhesive strengths, and it is shown that they adhere to all base materials with sufficient strength. In recent years, since waterproof materials are made of any material, this property is highly desired. Furthermore, the following [Table 6] is the result of the water permeation resistance test for each base material, and it was confirmed that sufficient water permeation resistance was obtained in any case.
[0030]
[Table 5]

[0031]
[Table 6]

[0032]
【The invention's effect】
As described above, by applying the film forming material according to the present invention to a waterproof exterior structure, the waterproof function can be greatly improved, and chemical resistance and solvent resistance are also improved. I was able to. In this case, the film forming material is easy to manufacture and can be easily applied to the object.

Claims

主剤：Ｒ（メチル基、エチル基、フェニル基）を有するオルガノポリシロキサン、架橋剤：官能性側鎖を有するオルガノシロキサン、硬化触媒：金属有機化合物のハロゲン化物、を混合して得られる外構物用被膜形成材。Outer structure obtained by mixing main agent: organopolysiloxane having R (methyl group, ethyl group, phenyl group), crosslinking agent: organosiloxane having functional side chain, curing catalyst: halide of metal organic compound Film forming material.

主剤１００重量部に対して架橋材が１００〜３００重量部、硬化触媒が１〜１０重量部である請求項１の外構物用被膜形成材。The film forming material for an outer structure according to claim 1, wherein the crosslinking agent is 100 to 300 parts by weight and the curing catalyst is 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main agent.

架橋剤の官能性側鎖が、アルコキシ基、アシロキシ基、オキシム基のいずれか又は複合されたものである請求項１又は２の外構物用被膜形成材。The film forming material for an outer structure according to claim 1 or 2, wherein the functional side chain of the cross-linking agent is an alkoxy group, an acyloxy group, an oxime group or a composite thereof.

硬化触媒の金属有機化合物が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎのいずれか又は複合されたものである請求項１〜３いずれかの外構物用被膜形成材。The film forming material for an outer structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal organic compound of the curing catalyst is one of Ti, Al, Zn, or a composite thereof.

外構物が、塩化ビニール、アスファルト、ウレタン系素材からなる防水系の外構物である請求項１〜４いずれかの外構物被膜形成材。The outer structure film forming material according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer structure is a waterproof outer structure made of vinyl chloride, asphalt, or urethane material.