JPH07196987A - コーティング用組成物 - Google Patents
コーティング用組成物Info
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- JPH07196987A JPH07196987A JP33791793A JP33791793A JPH07196987A JP H07196987 A JPH07196987 A JP H07196987A JP 33791793 A JP33791793 A JP 33791793A JP 33791793 A JP33791793 A JP 33791793A JP H07196987 A JPH07196987 A JP H07196987A
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Abstract
性、撥水性にも優れたコーティングを提供すること。 【構成】 主として一般式(I): 【化1】 (但し、R1 ,R2 ,R3 はそれぞれ独立に水素原子、
アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリー
ル基、またはこれらの基以外でケイ素に直結する基が炭
素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、ア
ルコキシ基を表わす。ただし、R1 ,R2 ,R3 のうち
少なくとも1つは水素原子である。)で表わされる単位
からなる主骨格を有する数平均分子量が100〜5万の
ポリシラザンを主成分とするコーティング液にフッ素樹
脂粉末が添加されているコーティング用組成物。
Description
共に耐食性、可撓性、摺動性、撥水性にも優れた被覆膜
を形成できるコーティング用組成物に係る。
には、有機系塗料では不十分であり、セラミックス系コ
ーティングが用いられる。従来、セラミックス系コーテ
ィングの形成方法としては、PVD(スパッタ法等)、
CVD、ゾル−ゲル法、ポリチタノカルボシラン系塗
料、ポリ(ジシル)シラザン系塗料、ポリシラザン系塗
料、ポリメタロシラザン系塗料などが知られている。
得るために、フッ素樹脂を用い必要に応じて各種フィラ
ーを添加した各種有機系塗料が知られている。さらに、
ポリカルボシラン樹脂、ポリシラザン樹脂、ポリボロシ
ロキサン樹脂などのケイ素化合物からなるセラミックス
前駆体樹脂と、フッ素樹脂と、無機フィラー等を配合し
た耐熱性塗料も提案されている(特開平4−16817
5号及び同5−156176号公報)。
ィングでは耐熱性、硬度、密着性などには優れるもの
の、柔軟性、摺動性、撥水性などが不十分である。一
方、フッ素樹脂系塗料は、柔軟性、摺動性、撥水性など
には優れており、無機フィラーの添加により硬度は向上
するが、耐熱性、密着性などは不十分である。
脂を配合した前記耐熱性塗料は、いずれも有機基を含む
ケイ素化合物を用いているので、耐熱性、硬度、密着性
に対する効果がまだ十分でない。特に、焼付け時の有機
基の脱離によってピンホールや収縮に伴なうクラックが
発生するため、十分に緻密な膜が得られず、基材との密
着性も不足する。さらに、前記耐熱性塗料では無機フィ
ラーあるいはガラス繊維などを添加することが必須であ
り、これらにより硬度を向上させることができるもの
の、密着性に対しては全く寄与しないため、添加すれば
するほど密着性と可撓性が低下する。
性、硬度、密着性と共に可撓性、摺動性、撥水性に優
れ、かつ耐食性、電気絶縁性、耐汚染性などにも優れた
無機/有機ハイブリッド構造を有した被覆膜を与えるコ
ーティング組成物を提供することを目的とする。
成するために、主として一般式(I):
に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、またはこれらの基以外でケイ素に直
結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキル
アミノ基、アルコキシ基を表わす。ただし、R1 ,
R2 ,R3 のうち少なくとも1つは水素原子である。)
で表わされる単位からなる主骨格を有する数平均分子量
が100〜5万のポリシラザンを主成分とするコーティ
ング液に、フッ素樹脂粉末を添加して成ることを特徴と
するコーティング用組成物を提供する。
もSi−H結合あるいはN−H結合を有するポリシラザ
ンである必要があり、特に一般式(I)でR1 ,R2 ,
R3の全てあるいは殆んどが水素原子である無機ポリシ
ラザン(ペルヒドロポリシラザン)〔例えば、特公昭6
3−16325号、特開平1−138108号、同1−
138107号、同4−63833号、特願平3−32
0167号参照〕あるいはそれに近いポリシラザン(例
えば、特開平3−31326号のランダム共重合シラザ
ン、特開昭62−195024号のポリシロキサザン、
特開平2−77427号のポリメタロシラザンなど)が
好適であるが、ポリシラザン単独のほか、ポリシラザン
と他のポリマーとの共重合体やポリシラザンと他の化合
物との混合物でも、ポリシラザン、特に無機ポリシラザ
ンの特長を失なわない限り利用できる。
るいは架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれら
複数の構造を同時に有するものがあり、これら単独でも
あるいは混合物でも利用できる。用いるポリシラザンの
代表例としては下記のようなものがあるが、これらに限
定されるものではない。
素原子を有するものは、ペルヒドロポリシラザンであ
り、その製造法は例えば特公昭63−16325号公
報、D.SeyferthらCommunicatio
n of Am.Cer.Soc.,C−13,Jan
uary 1983.に報告されている。これらの方法
で得られるものは、種々の構造を有するポリマーの混合
物であるが、基本的には分子内に鎖状部分と環状部分を
含み、
ロポリシラザンの構造の一例を示すと下記の如くであ
る。
R3 にメチル基を有するポリシラザンの製造方法は、
D.SeyferthらPolym.Prepr.,A
m.Chem.Soc.,Div.Polym.Che
m.,25,10(1984)に報告されている。この
方法により得られるポリシラザンは、繰り返し単位が−
(SiH2 NCH3 )−の鎖状ポリマーと環状ポリマー
であり、いずれも架橋構造をもたない。
R2 に有機基を有するポリオルガノ(ヒドロ)シラザン
の製造方法は、D.SeyferthらPolym.P
repr.,Am.Chem.Soc.,Div.Po
lym.Chem.,25,10(1984)、特開昭
61−89230号公報に報告されている。これらの方
法により得られるポリシラザンには、−(R2 SiHN
H)−を繰り返し単位として、主として重合度が3〜5
の環状構造を有するものや(R3 SiHNH) X 〔(R
2 SiH)1.5 N〕1-X (0.4<x<1)の化学式で
示せる分子内に鎖状構造と環状構造を同時に有するもの
がある。
R3 に有機基を有するポリシラザン、またR1 及びR2
に有機基、R3 に水素原子を有するものは−(R1 R2
SiNR3 )−を繰り返し単位として、主に重合度が3
〜5の環状構造を有している。用いるポリシラザンは、
上記の如く一般式(I)で表わされる単位からなる主骨
格を有するが、一般式(I)で表わされる単位は、上記
にも明らかな如く環状化することがあり、その場合には
その環状部分が末端基となり、このような環状化がされ
ない場合には、主骨格の末端はR1 ,R2 ,R3 と同様
の基又は水素であることができる。
は、D.SeyferthらCommunicatio
n of Am.Cer.Soc.,C−132,Ju
ly1984.が報告されている様な分子内に架橋構造
を有するものもある。一例を示すと下記の如くである。
告されている様なR1 SiX3 (X:ハロゲン)のアン
モニア分解によって得られる架橋構造を有するポリシラ
ザン(R1 Si(NH)X )、あるいはR1 SiX3 及
びR2 2SiX2 の共アンモニア分解によって得られる下
記の構造を有するポリシラザンも出発材料として用いる
ことができる。
子であるMは架橋をなしていてもよい)の如く金属原子
を含むポリメタロシラザンも出発材料として用いること
ができる。
されている様なポリシロキサザン、特開平2−8443
7号に報告されている様なボロシラザン、特開昭63−
81122号、特開昭63−191832号、特開平2
−77427号に報告されている様なポリメタロシラザ
ン、特開平1−138108号、特開平1−13810
7号、特開平1−203429号、特開平1−2034
30号、特開平4−63833号、特願平3−3201
67号に報告されている様な改質ポリシラザン、特開平
2−175726号、特開平1−138107号、特開
平5−86200号、特開平5−331293号、特開
平3−31326号に報告されている様な共重合ポリシ
ラザンも好適に使用できる。
とき、ポリシラザンは通常溶剤に溶解しておく。溶剤と
しては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化
水素の炭化水素溶媒、ハロゲン化メタン、ハロゲン化エ
タン、ハロゲン化ベンゼン等のハロゲン化炭化水素、脂
肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用で
きる。好ましい溶媒は、塩化メチレン、クロロホルム、
四塩化炭素、ブロモホルム、塩化エチレン、塩化エチリ
デン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素、エチルエーテル、イソプロピルエーテ
ル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、1,2−
ジオキシエタン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、テ
トラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等のエーテル
類、ペンタンヘキサン、イソヘキサン、メチルペンタ
ン、ヘプタン、イソヘプタン、オクタン、イソオクタ
ン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘ
キサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、
キシレン、エチルベンゼン等の炭化水素等である。
樹脂添加ポリシラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節
するために、2種類以上の溶剤を混合してもよい。溶剤
の使用量(割合)は採用するコーティング方法により作
業性がよくなるように、また必要とする膜厚により選択
され、またポリシラザンの平均分子量、分子量分布、そ
の構造によって異なるので、コーティング用組成物中溶
剤は95重量%程度まで混合することができ、好ましく
は固形分濃度が5−60重量%の範囲で混合することが
できる。
樹脂を使用できるが、耐熱性の点からポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PF
A)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−ヘ
キサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体(EPE)、テトラフルオロエチレン
−エチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフル
オロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチ
レン−エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデ
ンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド
(PVF)などが好適である。特に、PTFEが好まし
い、但し、PTFEは融点以上でもほとんど溶融しない
ため、これだけでは膜の強度が得られない(樹脂として
の特性が得られない)ので、多くのケースでPFAやF
EPなどの溶融するフッ素樹脂をPTFEと合わせて使
用する方がよい。
できれば1μm以下(0.3μm程度)が望ましい。均
一微細にハイブリッド化するために有利だからである。
フッ素樹脂粒子は好ましくは分散液にしてポリシラザン
溶液と混合するが分散媒としてはポリシラザン溶液に用
いられる溶媒と同じものが好ましい。通常はキシレン、
トルエンなどである。また、このとき市販の分散液を使
用することができる。例えば、(株)喜多村製、KD2
00AS(粒径0.3μmのPTFEキシレン分散液、
固形分30wt%)などである。パウダーを用いる場合に
は、あらかじめ上記のような分散液とした方がよい。こ
のとき、市販の分散剤を使用すべきである。機械的な混
合撹拌は、顔料の分散法に準ずることができる。
ティング用溶液を作成する場合、一般的にはポリシラザ
ンの溶液とフッ素樹脂粒子の分散液とを混合すればよ
い。ポリシラザンとフッ素樹脂粒子の配合量は、コーテ
ィングの用途に応じて広く選択でき、例えば、可撓性を
重視する場合には、全固形分〔ポリシラザンとフッ素樹
脂の合計量〕を100重量%として、ポリシラザンを5
〜30重量%の範囲内とし、また硬度や耐熱性を重視す
る場合には30〜90重量%の範囲内がよい。〔フッ素
樹脂の量は上記固形分量のうちポリシラザンの量を除い
た量である。〕また、本発明においては、必須ではない
が、必要に応じて適当な充填剤を加えてもよい。充填剤
の例としてはシリカ、アルミナ、ジルコニア、マイカを
始めとする酸化物系無機物あるいは炭化珪素、窒化珪素
等の非酸化物系無機物の微粉等が挙げられる。また用途
によってはアルミニウム、亜鉛、銅等の金属粉末の添加
も可能である。さらに充填剤の例を詳しく述べれば、ケ
イ砂、石英、ノバキュライト、ケイ藻土などのシリカ
系:合成無定形シリカ:カオリナイト、雲母、滑石、ウ
オラストナイト、アスベスト、ケイ酸カルシウム、ケイ
酸アルミニウム等のケイ酸塩:ガラス粉末、ガラス球、
中空ガラス球、ガラスフレーク、泡ガラス球等のガラス
体:窒化ホウ素、炭化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化
アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ホウ化チタ
ン、窒化チタン、炭化チタン等の非酸化物系無機物:炭
酸カルシウム:酸化亜鉛、アルミナ、マグネシア、酸化
チタン、酸化ベリリウム等の金属酸化物:硫酸バリウ
ム、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、弗化炭素
その他無機物:アルミニウム、ブロンズ、鉛、ステンレ
ススチール、亜鉛等の金属粉末:カーボンブラック、コ
ークス、黒鉛、熱分解炭素、中空カーボン球等のカーボ
ン体等があげられる。
む。)、粒状、鱗片状等種々の形状のものを単独又は2
種以上混合して用いることができる。又、これら充填剤
の粒子の大きさは1回に塗布可能な膜厚よりも小さいこ
とが望ましい。また充填剤の添加量はフッ素樹脂とポリ
シラザンの合計1重量部に対し、0.05重量部〜10
重量部の範囲であり、特に好ましい添加量は0.2重量
部〜3重量部の範囲である。又、充填剤の表面をカップ
リング剤処理、蒸着、メッキ等で表面処理して使用して
もよい。
各種顔料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線
吸収剤、pH調整剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥
促進剤、流れ止め剤を加えてもよい。こうして作成され
た本発明のコーティング用組成物は、基盤上に1回又は
2回以上繰り返して塗布した後、焼き付けて被覆膜を形
成する。
に限定されず、金属、セラミックス、プラスチックス等
のいずれでもよい。コーティングとしての塗布手段とし
ては、通常の塗布方法、つまり浸漬、スピンコート、ロ
ール塗り、バー塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、フロー
塗り等が用いられる。又、塗布前に基盤をヤスリがけ、
脱脂、各種ブラスト等で表面処理しておくとコーティン
グ組成物の付着性能は向上する。
燥させた後、加熱・焼成する。この焼成によってポリシ
ラザンは架橋、縮合、あるいは、焼成雰囲気によっては
酸化、加水分解して硬化し、セラミックス被覆を形成す
るが、同時にフッ素樹脂粒子が溶融して、Si−O結合
あるいはSi−N結合を主体とするセラミックス部分と
フッ素樹脂からなる有機質部分とが微細な構造レベルで
(無機フィラーなどを添加する複合材と比べて)複合化
した緻密な膜を得ることができる。
ポリシラザンが十分セラミック化する温度であることが
好ましい。これは通常300℃以上、好ましくは400
℃程度であるが、融点の低いフッ素樹脂や低温セラミッ
ク化タイプシラザン(例えば、特願平5−93275
号)を使用する場合は適宜温度を下げることができる。
上記焼成条件はポリシラザンの分子量や構造によって異
なる。昇温速度は特に限定しないが、0.5〜10℃/
分の緩やかな昇温速度が好ましい。焼成雰囲気は酸素
中、空気中あるいは不活性ガス等のいずれであってもよ
いが、空気中がより好ましい。空気中での焼成によりポ
リシラザンの酸化、あるいは空気中に共存する水蒸気に
よる加水分解が進行する。
とフッ素樹脂を組合せると、微細な構造レベルでハイブ
リッド化した無機/有機コーティングが得られる。特
に、無機ポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)は耐
熱性、硬度、密着性が特に優れており、伸びを特長とす
るフッ素樹脂との組合せは互いの短所を補うバランスの
とれた複合系であり、既存の複合系コーティングを上廻
る特性を与える。
脂の組合せを用いる場合には、ガラスフィラーなどを添
加するいわゆる複合樹脂と異なり、キシレンに溶解した
ペルヒドロポリシラザンが、微細なフッ素樹脂フィラー
のまわりをまんべんなく取り囲んだ状態を出発点として
いるため、極めて均質かつ微細な構造のレベルで非晶質
のSiO2 /Si3 N4 とフッ素樹脂が複合化している
と予想されることと、ペルヒドロポリシラザンのセラミ
ック化にともなう収縮時に、フッ素樹脂が軟化し追従す
るため、ピンホールのない緻密な膜が得られやすいこと
によると考えられる。
クス)と有機質(フッ素樹脂)のバランスを制御するこ
とが容易である。上記の如く、ポリシラザンにもとづく
セラミックスとフッ素樹脂とが均一かつ微細な構造レベ
ルで複合化するので、無機質と有機質との割合が広い割
合範囲で選択でき、耐熱性、硬度に重点おいたものから
可撓性に重点をおいたものまで広範囲で優れた特性を実
現することができる。
低い非晶質セラミックとなるため、金属基板などとのマ
ッチングの問題から単体では膜厚限界が低いが、フッ素
樹脂は熱膨張率が高いため各種基板とのマッチングが可
能であり、従って本発明のコーティング用組成物では1
0〜100μmの厚膜が、容易に施工できる。なお、ポ
リシラザンの焼成後の非晶質セラミックスとフッ素樹脂
の特性を対比してまとめると下記の如くである。
n≒800、化3の構造)の30wt% キシレン溶液。 (株)喜多村製PTFE分散液KD200AS(粒
径0.3μm,30wt%キシレン溶液)。 旭硝子(株)製PFAパウダーTW−3507(粒
径7μm)。 旭硝子(株)製樹脂表面改質剤S−381(70wt
%酢酸エチル溶液)。
散液を作成する。このとき、分散液100wt%に対し、
S−381溶液の添加量が3wt%となるように、あらか
じめキシレンに添加し、撹拌しておく。このキシレン溶
液に、PFAパウダーを添加し、振動ミルを用いて均一
に分散したPFAキシレン分散液を作成する。次に、
,,を、PHPS/PTFE/PFAの割合が1
5:35:50(wt%)となるように混合し、ポリシラ
ザン/フッ素樹脂系のコーティング液(固形分30wt%
のキシレン溶液)とした。
50×0.4t mmのステンレス(SUS304)、アル
ミニウム(A5052)及び銅(C1100)の各基板
に、流し塗りで施工し、室温で10分乾燥させた。15
0℃で10分間プリベークし、溶剤を十分に揮発させた
後、400℃で1時間ベークし(10℃/分で昇温)、
無機/有機ハイブリッドコーティング膜とした。膜厚は
約10μmであった。得られた膜は半透明で、各基板と
も強固に接着し、ワレなどの欠陥についても、顕微鏡で
認められなかった。特に、銅基板においては、400℃
における銅の酸化が防止されており、緻密性、密着性に
優れた耐熱コーティングであることがわかった(銅は酸
化されやすく、また、酸化膜が剥離しやすい)。
硬度、可とう性(屈曲性)、密着性を評価した。結果を
表1にまとめた。表1には、ポリシラザンを含まないフ
ッ素樹脂のみからなる(PTFE:PFA=35:5
0)同様の塗膜について比較例1として示した。
樹脂のみの塗膜では、柔らかく、密着性に劣るという、
フッ素樹脂特有の短所が表われているのに対し、実施例
1では、実用的な硬度を有しながら、屈曲性と密着性に
優れた塗膜が形成されていることが明らかとなった。
PS/PTFE/PFAの割合が50:40:10(wt
%)となるように、ポリシラザン/フッ素樹脂系のコー
ティング液(固形分30wt%のキシレン溶液)を作製
し、同一施工条件で各基板に施工し、10μmの無機/
有機ハイブリッド膜を得た。得られた膜は、半透明で、
各基板とも強固に接着し、ワレなどの欠陥についても、
顕微鏡で認められなかった。特に、銅基板においては、
銅の光沢が保たれていた。
硬度、密着性、耐熱性を評価した。結果を表2にまとめ
た。なお表2には、市販のチッ素社製有機シラザンNC
P−200(Mn≒1200)を用いて、実施例2と全
く同様の手法で得た塗膜の評価結果を比較例2として示
した。
性、可撓性、耐食性、摺動性、撥水性、耐汚染性、電気
絶縁性に優れた、無機/有機ハイブリッド膜を容易に得
ることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 主として一般式(I): 【化1】 (但し、R1 ,R2 ,R3 はそれぞれ独立に水素原子、
アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリー
ル基、またはこれらの基以外でケイ素に直結する基が炭
素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、ア
ルコキシ基を表わす。ただし、R1 ,R2 ,R3 のうち
少なくとも1つは水素原子である。)で表わされる単位
からなる主骨格を有する数平均分子量が100〜5万の
ポリシラザンを主成分とするコーティング液にフッ素樹
脂粉末が添加されていることを特徴とするコーティング
用組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33791793A JP3408604B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 無機/有機コーティングの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33791793A JP3408604B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 無機/有機コーティングの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07196987A true JPH07196987A (ja) | 1995-08-01 |
JP3408604B2 JP3408604B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=18313216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33791793A Expired - Lifetime JP3408604B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 無機/有機コーティングの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3408604B2 (ja) |
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