JP3511269B2

JP3511269B2 - 無機酸化物コロイド粒子およびコーティング組成物

Info

Publication number: JP3511269B2
Application number: JP34548692A
Authority: JP
Inventors: 博雄吉留; 登千住
Original assignee: 触媒化成工業株式会社
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2019-03-29
Also published as: JPH06166829A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な無機酸化物コロ
イド粒子、および、防曇効果に優れた塗膜を基材表面に
形成することのできるコーティング組成物に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】従来より、種々の化学物
質で修飾された無機酸化物コロイド粒子、および各種の
用途に適したコーティング組成物が提案されている。例
えば、特公昭６３−４５４３２号公報および特公平２−
１８３５７号公報等には、表面塗布型の防曇剤組成物と
して、コロイダルシリカと界面活性剤を含有する防曇剤
組成物が開示されている。

【０００３】しかしながら、前記の防曇剤組成物は、塗
膜を形成する際の塗工性および形成された塗膜の透明
性、防曇性、防曇効果の持続性などの点で必ずしも満足
のいくものではなかった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、有機溶媒、樹脂組成物などに
均質に分散可能な、無機酸化物コロイド粒子を提供する
ことを目的とするものである。

【０００５】本発明のもう一つの目的は、合成樹脂フィ
ルム、シートなどの基材の表面に塗布して耐熱性、耐侯
性、耐久性に優れ、長期にわたって防曇効果を持続する
塗膜を形成することのできるコーティング組成物を提供
することにある。

【０００６】

【発明の概要】本発明に係る無機酸化物コロイド粒子
は、下記一般式で表されるポリシロキサン化合物で修飾
されてなることを特徴とするものである。

【化２】

【０００７】本発明に係るコーティング組成物は、前記
無機酸化物コロイド粒子が樹脂組成物中に分散されてな
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の具体的な説明】以下に本発明を詳述するが、先
ず無機酸化物コロイド粒子について説明する。本発明に
おいて無機酸化物コロイド粒子としては、粒子表面に−
ＯＨ基を有するコロイド粒子であれば使用可能であり、
通常知られている無機酸化物コロイド粒子、例えば、Ｓ
ｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃
などの酸化物コロイド粒子の他、ＳｉＯ₂−Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂−ＣｅＯ₂、Ｓ
ｎＯ₂−Ｓｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＯ₂
などの複合無機酸化物コロイド粒子が例示される。

【０００９】この無機酸化物コロイド粒子の平均粒子径
は、コーティング組成物中に配合する場合には、１００
０ｎｍ以下、特に７〜８００ｎｍの範囲にあることが好
ましい。また、透明性を有する無機酸化物コロイド粒
子、例えば、ＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃などが特
に望ましい。

【００１０】無機酸化物コロイド粒子を修飾するポリシ
ロキサン化合物は、撥水性と親水性の特性を兼ね備えて
いることが必要である。すなわち、前述の一般式におい
て、

【化３】で表される鎖状部分は撥水性を有し、一方、末端の
Ｒ₁、Ｒ₂は親水性を示す。従って、当該ポリシロキサ
ン化合物は、無機酸化物コロイド粒子表面の−ＯＨ基と
容易に脱水縮合反応を起こして結合する。

【００１１】前記ポリシロキサン化合物の一般式におい
て、ｎの値が３より小さい場合は撥水性が小さくなり、
当該無機酸化物コロイド粒子をコーティング組成物中に
配合した場合、所望の防曇効果を発揮させることが難し
くなる。一方、ｎの値が１００より大きい場合は、有機
溶媒、樹脂組成物などへの分散性が悪くなるので好まし
くない。好ましいｎの値は、５〜７０の範囲である。

【００１２】前記一般式において、Ｒは水素または炭素
数１〜４のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基などを示す。また、Ｒ₁およびＲ
₂は親水性基であり、これらの基の添字 X、 Y、又は Z
に依存する分子量が大きい方が、塗膜の濡れ性は良くな
る傾向にある。しかしながら、前記範囲を越えて分子量
が大き過ぎると、このコロイド粒子の非極性樹脂中への
分散性が悪くなる。更に、得られるコーティング組成物
は、基材との密着性、耐水性等が劣る傾向となるので好
ましくない。他方、当該分子量が前記範囲より小さい場
合は、コーティング組成物に所望の防曇効果が得られな
い。

【００１３】無機酸化物コロイド粒子をポリシロキサン
化合物で修飾するには種々の方法を採用することができ
る。例えば、先ずメチルアルコール、エチルアルコー
ル、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、ｎ−ブチルアルコール、酢酸アミルアルコール、エ
チレングリコール、モノエチルエーテル、アセトン、ジ
メチルホルムアミド、などの有機溶媒を分散媒とする無
機酸化物コロイド溶液を常法により調製する。次いで、
このコロイド溶液に、ポリシロキサン化合物を直接、あ
るいは同ポリシロキサン化合物を適当な有機溶媒に溶解
したものを加え、５０〜２００℃に加熱し、１〜２４時
間反応させる。

【００１４】然る後、このコロイド溶液の溶媒を蒸発、
除去すれば、ポリシロキサン化合物で修飾された無機酸
化物コロイド粒子の粉末とすることもできるし、また、
通常行われている方法で溶媒置換を行えば、所望の有機
溶媒を分散媒とするポリシロキサン化合物で修飾された
無機酸化物コロイド粒子を含むコロイド溶液を調製する
こともできる。

【００１５】本発明において、無機酸化物コロイド粒子
を修飾するポリシロキサン化合物の量は、該コロイド粒
子１００重量部に対して０．１〜５０重量部の範囲にあ
ることが望ましい。ポリシロキサン化合物の量が０．１
重量部未満では、コーティング組成物を防曇剤として使
用した場合に所望の効果が得られない。また、５０重量
部を越える場合は、樹脂への分散性が悪くなるので望ま
しくない。

【００１６】続いて、本発明に係るコーティング組成物
について説明する。該コーティング組成物は、前述のポ
リシロキサン化合物で修飾された無機酸化物コロイド粒
子を樹脂組成物中に分散したことを特徴とする。

【００１７】本発明で使用する樹脂組成物としては、塗
膜形成可能な樹脂組成物であれば使用可能であり、例え
ば、メラミン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ウ
レタン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニ
ル樹脂等が例示される。コーティング組成物はこれらの
樹脂原料を含有する反応系に、前記無機酸化物コロイド
粒子の粉末または、無機酸化物コロイド粒子を含むコロ
イド溶液を分散させることにより製造する。

【００１８】前記コーティング組成物中における無機酸
化物コロイド粒子の含有量は、塗工性の観点から、固形
分基準で０．１〜６０重量％の範囲内にあることが望ま
しい。なお、このコーティング組成物は、塗布する際に
適当な濃度に調製することもできるし、また、防曇剤と
して使用する際には、界面活性剤などを併用することも
任意である。

【００１９】本発明のコーティング組成物は、熱交換機
フィン用、包装用、農業用その他各種鏡、窓などに使用
されるポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン
系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、四
フッ化エチレン系樹脂などの含フッ素樹脂などの合成樹
脂フィルム、シート、板およびガラスなどの透明基材の
表面に、ローラータッチ法、バーコーター法、スプレー
法、浸漬法、ハケ塗り法などの通常の塗布方法で塗布加
工することができる。

【００２０】また、本発明のコーティング組成物は、特
に防曇剤としての用途に優れているが、帯電防止剤、ブ
ロッキング防止剤など種々の用途にも使用可能である。

【００２１】

【実施例】実施例１前述の一般式において、Ｒがメチル基で、ｎが２５、ｘ
が３、ｙが２であるポリシロキサン化合物（チッソ
（株）製；サイラプレーンＦＭ４４１１）２ｇを、イソ
プロピルアルコールを分散媒とする３０重量％のシリカ
ゾル（触媒化成工業（株）；ＯＳＣＡＬ１４３２、平均
粒子径１２ｎｍ）１００ｇと混合し、６０℃で２０時間
加熱撹拌して反応させ、ポリシロキサン化合物で修飾さ
れたシリカコロイド粒子を得た。次いで、このコロイド
粒子が分散したゾルを、有機溶剤で希釈した５０重量％
のアクリル樹脂５００ｇと均一に混合してコーティング
組成物を調製した。このコーティング組成物をバーコー
ターでアクリル板基材に厚さ１μｍになるように塗布し
て塗膜を形成した。これを試料Ａとする。

【００２２】実施例２実施例１で用いたものと同じポリシロキサン化合物５ｇ
と、シリカゾル１００ｇを混合し、オートクレーブにて
１４０℃で６時間加熱撹拌して反応させ、ポリシロキサ
ン化合物で修飾されたシリカコロイド粒子を得た。次い
で、このコロイド粒子が分散したゾルを、有機溶剤で希
釈した５０重量％のアクリル・ウレタン樹脂１５０ｇと
均一に混合してコーティング組成物を調製した。このコ
ーティング組成物をバーコーターでアクリル板基材に厚
さ１μｍになるように塗布して塗膜を形成した。これを
試料Ｂとする。

【００２３】実施例３前述の一般式において、Ｒがメチル基で、ｎが８０、ｘ
が３、ｙが２であるポリシロキサン化合物（チッソ
（株）製；サイラプレーンＦＭ４４２５）１０ｇをシリ
カゾル（触媒化成工業（株）；ＯＳＣＡＬ１４３２）１
００ｇと混合し、オートクレーブにて１６０℃で３時間
加熱撹拌して反応させ、ポリシロキサン化合物で修飾さ
れたシリカコロイド粒子を得た。次いで、このコロイド
粒子が分散したゾルを、アクリル系ＵＶ樹脂６０ｇと均
一に混合してコーティング組成物を調製した。このコー
ティング組成物をバーコーターでポリカーボネート板基
材に厚さ２μｍになるように塗布して塗膜を形成した。
これを試料Ｃとする。

【００２４】実施例４実施例１で用いたものと同じポリシロキサン化合物３ｇ
を、２０重量％のエチルセロソルブを分散媒とするチタ
ニアゾル（平均粒子径２０ｎｍ）２００ｇと混合し、９
０℃で１２時間加熱撹拌して反応させ、ポリシロキサン
化合物で修飾されたチタニアコロイド粒子を得た。次い
で、このコロイド粒子が分散したゾルを、ノニオン系界
面活性剤０．５ｇと共にポリエステル樹脂１０００ｇに
均一に分散させてコーティング組成物を調製した。この
コーティング組成物をバーコーターでＰＥＴフィルム基
材に厚さ０．５μｍになるように塗布して塗膜を形成し
た。これを試料Ｄとする。

【００２５】比較例１ノニルフェノール系界面活性剤（三洋化成（株）製；ノ
ニポール１００）３ｇを酢酸エチルで希釈して３重量％
の溶液とした後、有機溶剤で希釈した５０重量％のアク
リル樹脂１００ｇに混合してコーティング組成物を調製
した。このコーティング組成物をバーコーターでアクリ
ル板基材に厚さ１μｍになるように塗布して塗膜を形成
した。これを試料Ｅとする。

【００２６】実施例５実施例１において、ポリシロキサン化合物として前述の
一般式のＲがメチル基で、ｎが２０、ｚが１０であるポ
リシロキサン化合物（チッソ（株）製；特殊シリコーン
ＦＳ１９７）２ｇを用いた以外は実施例１と同様にし
て、ポリシロキサン化合物で修飾されたシリカコロイド
粒子を得た。次いで、実施例１と同様にして、コーティ
ング組成物を調製し、塗膜を形成してこれを試料Ｆとし
た。実施例６上記実施例および比較例の試料Ａ〜Ｆ及び未処理のアク
リル板を用いて、次の方法で防曇効果の評価を行った。
即ち、４５℃に保持した恒温槽内にそれぞれの試料を設
置して、水蒸気が試料の塗膜面に当たるようにし、水滴
形成による曇りが基材に生ずるか、否かを経時的に観察
した。観察結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】１日後３日後１週間後３週間後６週間後試料Ａ ○ ○ ○ ○ ○試料Ｂ ○ ○ ○ ○ ○試料Ｃ ○ ○ ○ ○ ○試料Ｄ ○ ○ ○ ○ ○試料Ｅ ○ △ × × ×試料Ｆ ○ ○ ○ ○ ○未処理板 × × × × × 注）○・・・曇りが生じない。 △・・・半分程度曇る。 ×・・・全面が曇る。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る無機酸化物コロイド粒子
は、特定のポリシロキサン化合物で修飾されてなり、有
機溶媒、樹脂組成物など中に均質に分散可能である。

【００２９】本発明のコーティング組成物は、合成樹脂
およびガラスなどの透明基材の表面に薄く均一に塗布す
ることができ、塗布加工が容易であり、形成される塗膜
は、基材への密着性に優れており、また、防曇性、透明
性、耐候性、耐久性にも優れ、長期にわたって防曇性を
持続することができる。従って、熱交換機フィン用、包
装用、農業用、鏡、窓（家庭、ビル建築物、車両、ショ
ーケース、計器）、ディスプレー画面、額縁などに使用
される透明な合成樹脂フィルム、シート、板およびガラ
スなどの基材の表面に、防曇特性などに優れた塗膜を形
成することができるという優れた効果を発揮する。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09C 1/00 - 3/12 C09D 5/00 C09D 7/12 C03C 17/30 B05D 5/00 C09K 3/18 - 3/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式で表されるポリシロキサン化
合物で表面修飾された無機酸化物コロイド粒子。【化１】
【請求項２】請求項１記載の無機酸化物コロイド粒子
を樹脂組成物中に分散してなるコーティング組成物。