JP2000290591A - Preparation of inorganic coating agent - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質コーティン
グ剤の製造方法、無機質コーティング剤、無機質膜の製
造方法、及び無機質膜を有する物品に関する。The present invention relates to a method for producing an inorganic coating agent, an inorganic coating agent, a method for producing an inorganic film, and an article having an inorganic film.
【0002】[0002]
【従来の技術】Siアルコキシドやそのオリゴマー、シ
リコーン樹脂等のケイ素含有化合物をバインダー成分と
して使用した無機質コーティング膜は、ハードコート、
高耐候性コーティング、防汚性コーティング、親水コー
ティング等として、各種基材上に基材保護や機能性付与
の目的で形成されている。2. Description of the Related Art Inorganic coating films using silicon-containing compounds such as Si alkoxides, oligomers thereof, and silicone resins as binder components are known as hard coats,
It is formed on various substrates as a highly weather-resistant coating, an antifouling coating, a hydrophilic coating, etc. for the purpose of protecting the substrate and imparting functionality.
【0003】例えば、特開平8−164334号公報に
は、光触媒機能を有する二酸化チタン微粉末を基材表面
に被覆接着するための塗膜形成組成物において、バイン
ダー成分として、Siアルコキシドやそのオリゴマーの
加水分解物を配合した組成物が開示されている。また、
抗菌性能を有する成分を含む無機塗料のバインダーとし
て、ポリオルガノシロキサン等のケイ素化合物を配合し
た塗料(特開平8−67835号公報)、シリコーン樹
脂等をバインダーとして用いて光触媒粒子を基体上に接
着した光触媒体(特開平7−171408号公報)等も
知られている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-164334 discloses a coating film forming composition for coating and adhering a titanium dioxide fine powder having a photocatalytic function to the surface of a substrate, wherein a Si alkoxide or an oligomer thereof is used as a binder component. A composition containing a hydrolyzate is disclosed. Also,
Photocatalyst particles were adhered onto a substrate using a binder containing a silicon compound such as polyorganosiloxane (JP-A-8-67835) as a binder of an inorganic paint containing a component having antibacterial performance, and a silicone resin or the like as a binder. Photocatalysts (JP-A-7-171408) are also known.
【0004】これらのケイ素含有化合物をバインダー成
分とする無機質コーティング剤では、形成される無機質
膜に十分な耐水性や耐アルカリ性を付与するためには、
通常、300〜700℃程度の高温度で熱処理すること
が必要である。しかしながら、この様な高温度で熱処理
する場合には、耐熱性に優れた基材を用いる必要があ
り、使用できる基材の種類が限定されるという問題があ
る。In order to impart sufficient water resistance or alkali resistance to an inorganic film to be formed, an inorganic coating agent containing such a silicon-containing compound as a binder component has to be used.
Usually, it is necessary to perform heat treatment at a high temperature of about 300 to 700 ° C. However, when heat treatment is performed at such a high temperature, it is necessary to use a substrate having excellent heat resistance, and there is a problem that the types of substrates that can be used are limited.
【0005】このため、通常、無機質コーティング剤
は、常温から300℃程度の比較的低い温度で硬化させ
て用いることが多い。その結果、形成される無機質膜に
充分な耐久性を付与できず、例えば、風雨にさらされる
屋外や、温水、アルカリ性洗剤等にさらされる環境下で
長期的に使用した場合には、膜の劣化が進行して、膜の
溶出や剥離が起こり、膜が本来有する耐摩耗性、防汚性
等の各種機能を長期間維持することができない。又、W
O97/00134には、酸化物、水酸化等のゲルを混
合してSiO2−ZrO2、SiO2−Al2O3等の皮膜
を形成することによって、無機質コーティング膜の耐久
性を改善する方法が記載されているが、この方法は、粒
子同士の混合による改質方法であるために、充分な改質
効果を得ることができない。[0005] For this reason, usually, the inorganic coating agent is often used after being cured at a relatively low temperature of about 300.degree. As a result, sufficient durability cannot be imparted to the formed inorganic film. For example, when the film is used for a long time in an environment exposed to wind and rain, or in an environment exposed to warm water or an alkaline detergent, the film may deteriorate. Progresses, elution and peeling of the film occur, and it is impossible to maintain various functions such as abrasion resistance and antifouling property of the film for a long time. Also, W
O97 / 00134 is a method for improving the durability of an inorganic coating film by forming a film such as SiO 2 —ZrO 2 or SiO 2 —Al 2 O 3 by mixing a gel such as an oxide or a hydroxide. However, since this method is a modification method by mixing particles, a sufficient modification effect cannot be obtained.
【0006】一方、ゾルーゲル法によって形成されるS
iO2−Al2O3複合酸化物膜やSiO2−ZrO2複合
酸化物膜は、耐水性や耐アルカリ性が高いこと知られて
いる。しかしながら、この様な複合酸化膜を形成するた
めに用いる原料の内で、ZrアルコキシドやAlアルコ
キシドは、Siアルコキシドに比べて加水分解速度が非
常に速く、コーティング剤中に加水分解速度が大きく異
なる複数のアルコキシドが存在することになる。このた
めに、この様な無機質コーティング剤では、加水分解が
不均一に進行しやすく、加水分解物の凝集が生じ、コー
ティング液が白濁したり、沈殿物が生成するという問題
がある。このため、良好な複合酸化膜を形成するために
は、原料中の水分量や酸性度、空気中の湿度等を厳密に
管理し、さらに、400℃以上の高い温度で焼成する必
要がある。On the other hand, S formed by the sol-gel method
It is known that an iO 2 —Al 2 O 3 composite oxide film and a SiO 2 —ZrO 2 composite oxide film have high water resistance and alkali resistance. However, among the raw materials used to form such a composite oxide film, Zr alkoxides and Al alkoxides have a very high hydrolysis rate as compared with Si alkoxides, and the hydrolysis rates in the coating agent are significantly different. Of the alkoxide will be present. For this reason, in such an inorganic coating agent, there is a problem that hydrolysis easily proceeds non-uniformly, aggregation of the hydrolyzate occurs, the coating solution becomes cloudy, and a precipitate is formed. For this reason, in order to form a good composite oxide film, it is necessary to strictly control the amount of water and acidity in the raw material, the humidity in the air, and the like, and to fire at a high temperature of 400 ° C. or higher.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
比較的低温度で加熱するだけで、耐温水性、耐アルカリ
性等に優れた無機質膜を形成することが可能な無機質コ
ーティング剤を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The main object of the present invention is to:
An object of the present invention is to provide an inorganic coating agent capable of forming an inorganic film excellent in warm water resistance, alkali resistance and the like only by heating at a relatively low temperature.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した如
き従来技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、水−
有機溶媒混合溶媒中でケイ素含有アルコキシドを加水分
解した後、これに、Zr錯体、Al錯体及びTi錯体か
ら選ばれた少なくとも一種の錯化合物を添加して加水分
解重縮合して得られる液状のコーティング剤によれば、
これを基材に塗布した後、比較的低温度で加熱すること
によって、Si−O−Si結合中に、Zr、Al、Ti
等の酸化物が組み込まれて、無機質コーティング膜が均
質に改良され、耐温水性、耐アルカリ性等が極めて良好
な無機質膜を形成できることを見出し、ここに本発明を
完成するに至った。The inventor of the present invention has conducted intensive studies in view of the state of the prior art as described above and as a result,
A liquid coating obtained by hydrolyzing a silicon-containing alkoxide in a mixed solvent of an organic solvent and then adding at least one complex compound selected from a Zr complex, an Al complex and a Ti complex to carry out hydrolysis polycondensation. According to the agent
After applying this to a base material, it is heated at a relatively low temperature, so that Zr, Al, Ti
It has been found that the oxide such as is incorporated, the inorganic coating film is uniformly improved, and an inorganic film having extremely good warm water resistance and alkali resistance can be formed, and the present invention has been completed.
【0009】即ち、本発明は、下記の無機質コーティン
グ剤の製造方法、無機質コーティング剤、無機質膜の形
成方法、及び無機質膜を有する物品を提供するものであ
る。 1.水−有機溶媒混合溶媒中でケイ素含有アルコキシド
化合物を加水分解させた後、Zr錯体、Al錯体及びT
i錯体から選ばれた少なくとも一種の錯化合物を添加
し、加水分解重縮合させることを特徴とする無機質コー
ティング剤の製造方法。 2.ケイ素含有アルコキシド化合物が、式:Si(O
R)4(式中、Rは同一又は異なって、炭素数1〜4個
のアルキル基である。)で表されるテトラアルコキシシ
ラン及びこのオリゴマーら選ばれた少なくとも一種であ
り、錯化合物が、Zr−βジケトン錯体、Zr−βケト
ンエステル錯体、Al−βジケトン錯体、Al−βケト
ンエステル錯体、Ti−βジケトン錯体及びTi−βケ
トンエステル錯体から選ばれた少なくとも一種である上
記項1に記載の方法。 3.上記項1又は2の方法で得られる無機質コーティン
グ剤。 4.金属酸化物粒子を含む上記項3に記載の無機質コー
ティング剤。 5.金属酸化物粒子を、金属酸化物粒子を含むゾルとし
て配合した上記項4に記載の無機質コーティング剤。 6.上記項3〜5のいずれかに記載の無機質コーティン
グ剤を、基材に塗布した後、硬化させることを特徴とす
る無機質膜の形成方法。 7.請求項6の方法で形成された無機質膜を有する物
品。That is, the present invention provides the following method for producing an inorganic coating agent, an inorganic coating agent, a method for forming an inorganic film, and an article having an inorganic film. 1. After hydrolyzing a silicon-containing alkoxide compound in a water-organic solvent mixed solvent, a Zr complex, an Al complex and T
A method for producing an inorganic coating agent, comprising adding at least one complex compound selected from i-complexes and subjecting them to hydrolysis polycondensation. 2. The silicon-containing alkoxide compound has the formula: Si (O
R) 4 (wherein R is the same or different and is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and at least one selected from oligomers thereof and a tetraalkoxysilane represented by the formula: Item 1 is at least one selected from the group consisting of a Zr-β diketone complex, a Zr-β ketone ester complex, an Al-β diketone complex, an Al-β ketone ester complex, a Ti-β diketone complex, and a Ti-β ketone ester complex. The described method. 3. Item 7. An inorganic coating agent obtained by the method according to Item 1 or 2. 4. Item 4. The inorganic coating agent according to item 3, which contains metal oxide particles. 5. Item 5. The inorganic coating agent according to Item 4, wherein the metal oxide particles are blended as a sol containing the metal oxide particles. 6. Item 6. A method for forming an inorganic film, comprising applying the inorganic coating agent according to any one of Items 3 to 5 to a base material and then curing the applied material. 7. An article having an inorganic film formed by the method of claim 6.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明では、ケイ素含有アルコキ
シド化合物としては、式:Si(OR)4(式中、Rは
同一又は異なって、炭素数1〜4個のアルキル基であ
る。)で表されるテトラアルコキシシラン、このオリゴ
マー等を好適に用いることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, the silicon-containing alkoxide compound has the formula: Si (OR) 4 (where R is the same or different and is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). The represented tetraalkoxysilane, its oligomer, and the like can be suitably used.
【0011】上記一般式において、Rで表される炭素数
1〜4のアルキル基としては、メチル、エチル、n−プ
ロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチ
ル、sec−ブチル基の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル
基を例示できる。上記テトラアルコキシドでは、アルキ
ル基は全て同一であっても良く、一部又は全部が相違し
ていても良い。In the above general formula, the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms represented by R is a straight-chain methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, tert-butyl or sec-butyl group. Alternatively, a branched alkyl group can be exemplified. In the above tetraalkoxide, all the alkyl groups may be the same, or some or all may be different.
【0012】テトラアルコキシシランの具体例として
は、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テ
トラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等を例示
できる。Specific examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane and the like.
【0013】また、テトラアルコキシシランのオリゴマ
ーとしては、例えば、2量体〜10量体等を用いること
ができる。As the oligomer of tetraalkoxysilane, for example, dimer to 10-mer can be used.
【0014】ケイ素含有アルコキシド化合物は、一種単
独又は二種以上混合して用いることができる。The silicon-containing alkoxide compounds can be used alone or as a mixture of two or more.
【0015】本発明では、まず、水−有機溶媒混合溶媒
中で、上記ケイ素含有アルコキシド化合物を加水分解さ
せる。In the present invention, first, the silicon-containing alkoxide compound is hydrolyzed in a mixed solvent of water and an organic solvent.
【0016】水−有機溶媒混合溶媒中に配合する有機溶
媒としては、例えば、アルコール類、エステル類、セロ
ソルブ類等を用いることができる。これらの内で、アル
コール類としては、メタノール、エタノール、1−プロ
パノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブ
タノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール
等の炭素数1〜4個のアルキル基を有するアルコール、
テトラヒドロフルフリルアルコール等を例示でき、エス
テル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等を例示で
き、セロソルブ類としては、メチルセロソルブ、エチル
セロソルブ等を例示できる。水と有機溶媒の混合割合
は、水と有機溶媒の合計量を100重量%として、水を
5〜80重量%程度とすることが好ましい。水分量が少
なすぎるとケイ素含有アルコキシド化合物の加水分解が
充分に進行せず、形成される無機質膜の耐久性が不十分
になりやすく、一方、水分量が多すぎると成膜性が低下
するので好ましくない。As the organic solvent to be mixed in the water-organic solvent mixed solvent, for example, alcohols, esters, cellosolves and the like can be used. Among them, alcohols having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, sec-butanol, tert-butanol and the like. alcohol,
Examples of tetrahydrofurfuryl alcohol and the like, examples of esters include ethyl acetate and butyl acetate, and examples of cellosolves include methyl cellosolve and ethyl cellosolve. The mixing ratio of water and the organic solvent is preferably about 5 to 80% by weight, with the total amount of water and the organic solvent being 100% by weight. If the water content is too small, the hydrolysis of the silicon-containing alkoxide compound does not proceed sufficiently, and the durability of the formed inorganic film tends to be insufficient. On the other hand, if the water content is too large, the film-forming property is reduced. Not preferred.
【0017】水−有機溶媒混合溶媒中に配合するケイ素
含有アルコキシド化合物の濃度は、1〜60重量%程度
とすれば良く、5〜40重量%程度とすることが好まし
い。The concentration of the silicon-containing alkoxide compound to be mixed in the mixed solvent of water and organic solvent may be about 1 to 60% by weight, preferably about 5 to 40% by weight.
【0018】加水分解反応を充分に進行させるために
は、水−有機溶媒混合溶媒のpHを5程度以下とするこ
とが好ましく、1〜4程度とすることがより好ましい。
水−有機溶媒混合溶媒のpHが5を上回る場合には、例
えば、硝酸、塩酸、酢酸等の無機酸、酢酸、p−トルエ
ンスルホン酸等の有機酸等を添加して、pHを5以下に
調整すればよい。In order for the hydrolysis reaction to proceed sufficiently, the pH of the mixed solvent of water and organic solvent is preferably about 5 or less, more preferably about 1 to 4.
When the pH of the water-organic solvent mixed solvent exceeds 5, for example, an inorganic acid such as nitric acid, hydrochloric acid, or acetic acid, acetic acid, or an organic acid such as p-toluenesulfonic acid is added to lower the pH to 5 or less. Adjust it.
【0019】ケイ素含有アルコキシド化合物の加水分解
反応は、室温〜95℃程度の温度で1時間〜1週間程
度、好ましくは、室温〜50℃程度で6時間〜72時間
程度攪拌又は放置することによって行うことができる。
この様な加水分解条件において、低い温度の反応条件を
採用する場合には、上記範囲内においてできるだけ長時
間加水分解反応を行い、高い温度の反応条件を採用する
場合には、上記範囲内においてできるだけ短い時間加水
分解反応を行うことが好ましい。The hydrolysis reaction of the silicon-containing alkoxide compound is carried out by stirring or leaving at a temperature of about room temperature to about 95 ° C. for about 1 hour to about 1 week, preferably at about room temperature to about 50 ° C. for about 6 hours to 72 hours. be able to.
In such hydrolysis conditions, when a low temperature reaction condition is employed, the hydrolysis reaction is performed for as long as possible within the above range, and when a high temperature reaction condition is employed, the hydrolysis reaction is performed within the above range. It is preferable to carry out the hydrolysis reaction for a short time.
【0020】次いで、加水分解後の混合溶媒中に、Zr
錯体、Al錯体及びTi錯体から選ばれた少なくとも一
種の錯化合物を加え、加水分解重縮合させる。Next, Zr is added to the mixed solvent after hydrolysis.
At least one complex compound selected from a complex, an Al complex, and a Ti complex is added and hydrolytic polycondensation is performed.
【0021】Zr錯体としては、例えば、Zr−βジケ
トン錯体、Zr−βケトンエステル錯体等を用いること
ができ、Al錯体としては、Al−βジケトン錯体、A
l−βケトンエステル錯体等を用いることができ、Ti
錯体としては、Ti−βジケトン錯体、Ti−βケトン
エステル錯体等を用いることができる。As the Zr complex, for example, a Zr-β diketone complex, a Zr-β ketone ester complex and the like can be used. As the Al complex, an Al-β diketone complex, A
l-β ketone ester complex or the like can be used;
As the complex, a Ti-β diketone complex, a Ti-β ketone ester complex, or the like can be used.
【0022】これらの内で、Zr錯体の例としては、一
般式:Zr(OR)m(S)n(式中、Rは炭素数1〜4
個のアルキル基を示し、Sはβ−ジケトン又はβ−ケト
ンエステルを示し、mは、0〜3の整数を示し、nは
(4−m)の整数を示す。)で表される化合物を挙げる
ことができ、Al錯体の例としては、一般式:Al(O
R)m(S)n(式中、Rは炭素数1〜4個のアルキル基
を示し、Sはβ−ジケトン又はβ−ケトンエステルを示
し、mは、0〜2の整数を示し、nは(3−m)の整数
を示す。)で表される化合物を挙げることができ、Ti
錯体の例としては、一般式:Ti(OR)m(S)n(式
中、Rは炭素数1〜4個のアルキル基を示し、Sはβ−
ジケトン又はβ−ケトンエステルを示し、mは、0〜3
の整数を示し、nは(4−m)の整数を示す。)で表さ
れる化合物を挙げることができる。Among these, examples of the Zr complex include a general formula: Zr (OR) m (S) n (where R is a carbon number of 1 to 4)
S represents β-diketone or β-ketone ester, m represents an integer of 0 to 3, and n represents an integer of (4-m). The compound represented by the general formula: Al (O 2)
R) m (S) n (wherein, R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, S represents β-diketone or β-ketone ester, m represents an integer of 0 to 2, and n represents Represents an integer of (3-m).)
Examples of the complex include a general formula: Ti (OR) m (S) n (where R represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and S represents β-
Represents a diketone or β-ketone ester, and m is 0 to 3
And n represents an integer of (4-m). )).
【0023】これらの内で、Zr−βジケトン錯体の具
体例としては、Zr−アセチルアセトナート、Zr−ベ
ンゾイルアセトナート等を例示でき、Zr−βケトンエ
ステル錯体の具体例としてはZr−アセト酢酸メチル錯
体等を例示でき、Al−βジケトン錯体の具体例として
は、Al−アセチルアセトナート、Al−ベンゾイルア
セトナート等を例示でき、Al−βケトンエステル錯体
の具体例としては、Al−アセト酢酸メチル錯体等を例
示でき、Ti−βジケトン錯体の具体例としてはTi−
アセチルアセトナート、Ti−ベンゾイルアセトナート
等を例示でき、Ti−βケトンエステル錯体の具体例と
しては、Ti−アセト酢酸メチル錯体等を例示できる。Among these, specific examples of the Zr-β diketone complex include Zr-acetylacetonate and Zr-benzoylacetonate. Specific examples of the Zr-β ketone ester complex include Zr-acetoacetic acid. Examples of the Al-β diketone complex include Al-acetylacetonate and Al-benzoylacetonate. Specific examples of the Al-β ketone ester complex include Al-acetoacetic acid. A methyl complex and the like can be exemplified, and a specific example of the Ti-β diketone complex is Ti-
Acetylacetonate, Ti-benzoylacetonate and the like can be exemplified, and specific examples of the Ti-β ketone ester complex include a Ti-acetoacetate methyl complex and the like.
【0024】これらのZr錯体、Al錯体及びTi錯体
は、一種単独又は二種以上混合して用いることができ
る。These Zr complexes, Al complexes and Ti complexes can be used alone or in combination of two or more.
【0025】Zr錯体、Al錯体及びTi錯体から選ば
れた少なくとも一種の錯化合物の添加方法については特
に限定はなく、液体状のものについては、ケイ素含有ア
ルコキシド化合物の加水分解物を含む混合溶媒中に直接
配合しても良いが、固体状のものは、アルコール類、テ
トラヒドロフラン等のエーテル類、酢酸エチル等のエス
テル類、2−ブタノン等のケトン類等の有機溶媒に室温
又は加温下にて溶解して添加することが好ましい。The method of adding at least one complex compound selected from the group consisting of a Zr complex, an Al complex and a Ti complex is not particularly limited, and a liquid compound may be added in a mixed solvent containing a hydrolyzate of a silicon-containing alkoxide compound. May be directly mixed with the organic solvent such as alcohols, ethers such as tetrahydrofuran, esters such as ethyl acetate, ketones such as 2-butanone at room temperature or under heating. It is preferable to add after dissolving.
【0026】Zr錯体、Al錯体及びTi錯体から選ば
れた少なくとも一種の錯化合物の添加量は、最終的に形
成される無機質膜において、ケイ素含有アルコキシド化
合物の加水分解物から形成されるSiO2、Zr錯体の
加水分解物から形成されるZrO2、Al錯体の加水分
解物から形成されるAl2O3及びTi錯体の加水分解物
から形成されるTiO2の合計量を100重量%とし
て、ZrO2量、Al2O3量及びTiO2の合計量が0.
2〜4重量%程度となる量とすることが好ましい。尚、
Zr錯体、Al錯体及びTi錯体の内の一種又は二種を
添加する場合には、それらに基づく酸化物量が0.2〜
4重量%程度の範囲となる量とすればよい。形成される
無機質膜中のZrO2量、Al2O3量及びTiO2量が少
なすぎると、耐アルカリ性や耐温水性の改質効果が十分
ではないが、これらの配合量が多すぎる場合にも、耐ア
ルカリ性や耐温水性が悪化する傾向にある。The amount of at least one complex compound selected from the group consisting of Zr complex, Al complex and Ti complex depends on the amount of SiO 2 formed from the hydrolyzate of the silicon-containing alkoxide compound in the finally formed inorganic film. Assuming that the total amount of ZrO 2 formed from the hydrolyzate of the Zr complex, Al 2 O 3 formed from the hydrolyzate of the Al complex, and TiO 2 formed from the hydrolyzate of the Ti complex is 100% by weight, ZrO 2 2 , the total amount of Al 2 O 3 and TiO 2 is 0.
The amount is preferably about 2 to 4% by weight. still,
When one or two of the Zr complex, the Al complex and the Ti complex are added, the amount of oxide based on them is 0.2 to 0.2.
The amount may be in the range of about 4% by weight. When the ZrO 2 amount, Al 2 O 3 amount and TiO 2 amount in the formed inorganic film are too small, the effect of modifying alkali resistance and hot water resistance is not sufficient, but when these compounding amounts are too large. Also, alkali resistance and warm water resistance tend to deteriorate.
【0027】加水分解重縮合反応を行う際の液のpHは
5程度以下とすることが好ましく、1〜4程度とするこ
とがより好ましい。pHが高過ぎる場合には、上記場合
と同様に、硝酸、塩酸、酢酸等の無機酸、酢酸、p−ト
ルエンスルホン酸等の有機酸等を添加して、pHを5以
下に調整すればよい。The pH of the solution at the time of performing the hydrolysis polycondensation reaction is preferably about 5 or less, more preferably about 1 to 4. If the pH is too high, the pH may be adjusted to 5 or less by adding an inorganic acid such as nitric acid, hydrochloric acid, or acetic acid, acetic acid, or an organic acid such as p-toluenesulfonic acid, as in the above case. .
【0028】加水分解重縮合反応は、室温〜95℃程度
で30分〜1週間程度、好ましくは、室温〜80℃程度
で1時間〜72時間程度攪拌又は放置することによって
行うことができる。この様な加水分解重縮合反応条件に
おいて、低い温度の反応条件を採用する場合には、上記
範囲内においてできるだけ長時間加水分解重縮合反応を
行い、高い温度の反応条件を採用する場合には、上記範
囲内においてできるだけ短い時間加水分解重縮合反応を
行なうことが好ましい。The hydrolysis polycondensation reaction can be carried out by stirring or standing at room temperature to about 95 ° C. for about 30 minutes to about 1 week, preferably at room temperature to about 80 ° C. for about 1 hour to 72 hours. In such hydrolysis polycondensation reaction conditions, when a low temperature reaction condition is employed, the hydrolysis polycondensation reaction is performed for as long as possible within the above range, and when a high temperature reaction condition is employed, It is preferable to carry out the hydrolysis-polycondensation reaction within the above range for as short a time as possible.
【0029】この様に水−有機溶媒混合溶媒中でケイ素
含有アルコキシド化合物を加水分解させた後、Zr錯
体、Al錯体及びTi錯体から選ばれた少なくとも一種
の化合物を添加して、加水分解重縮合させることによ
り、混合溶媒中で均一な重縮合物が形成される。この重
縮合物を含むコーティング剤を用いることによって、比
較的低温度で加熱するだけで、耐(温)水性、耐アルカ
リ性等に優れた無機質コーティング膜を形成することが
できる。これに対して、ケイ素含有アルコキシド化合物
を加水分解させる前に、Zr錯体、Al錯体、Ti錯体
等を添加すると、ケイ素含有アルコキシド化合物の加水
分解が阻害され、耐久性に優れた膜を形成できない。After hydrolyzing the silicon-containing alkoxide compound in a water-organic solvent mixed solvent as described above, at least one compound selected from a Zr complex, an Al complex and a Ti complex is added, and the resulting mixture is subjected to hydrolysis polycondensation. By doing so, a uniform polycondensate is formed in the mixed solvent. By using a coating agent containing this polycondensate, an inorganic coating film having excellent (hot) water resistance, alkali resistance and the like can be formed only by heating at a relatively low temperature. On the other hand, if a Zr complex, an Al complex, a Ti complex, or the like is added before the silicon-containing alkoxide compound is hydrolyzed, hydrolysis of the silicon-containing alkoxide compound is inhibited, and a film having excellent durability cannot be formed.
【0030】上記方法で得られる無機質コーティング剤
には、更に、必要に応じて、各種の金属酸化物粒子を配
合することができる。The inorganic coating agent obtained by the above method may further contain various metal oxide particles, if necessary.
【0031】金属酸化物粒子としては、従来から無機質
膜に配合されている各種の成分を、使用目的に応じて適
宜選択して使用すればよい。As the metal oxide particles, various components conventionally mixed in the inorganic film may be appropriately selected and used according to the purpose of use.
【0032】特に、本発明方法で得られる無機質コーテ
ィング剤では、形成される無機質膜の透明性や耐久性の
点から、平均粒子径が1nm〜30nm程度の金属酸化
物粒子が好ましい。通常、この様な金属酸化物粒子は、
金属酸化物を含むゾルとして、コーティング剤に配合さ
れる。この様なゾルとしては、シリカゾル、アルミナゾ
ル、シリカ−アルミナ複合ゾル、ジルコニアゾル、チタ
ニアゾル等を例示できる。特に、透明性が良好な無機質
膜を形成するためには、これらのゾルの内で、塩酸や硝
酸で解膠した酸解膠ゾルや予め有機溶媒に分散させたゾ
ルを用いることが好ましい。Particularly, in the inorganic coating agent obtained by the method of the present invention, metal oxide particles having an average particle diameter of about 1 nm to 30 nm are preferable from the viewpoint of transparency and durability of the formed inorganic film. Usually, such metal oxide particles are
It is blended in a coating agent as a sol containing a metal oxide. Examples of such a sol include silica sol, alumina sol, silica-alumina composite sol, zirconia sol, titania sol and the like. In particular, in order to form an inorganic film having good transparency, it is preferable to use an acid peptizing sol peptized with hydrochloric acid or nitric acid or a sol previously dispersed in an organic solvent among these sols.
【0033】金属酸化物粒子については、多量に配合す
ると形成される無機質膜の耐久性が低下するので、通
常、形成される無機質膜全体の重量を100重量%とし
て、金属酸化物量として50重量%以下の含有量とする
ことが好ましく、45重量%以下の含有量とすることが
より好ましい。With respect to the metal oxide particles, if the metal oxide particles are mixed in a large amount, the durability of the formed inorganic film is reduced. Therefore, usually, the weight of the formed inorganic film is 100% by weight and the amount of the metal oxide is 50% by weight. The content is preferably the following or less, more preferably 45% by weight or less.
【0034】金属酸化物粒子又はそのゾルは、任意の時
期にコーティング剤に添加することができる。例えば、
ケイ素含有アルコキシ化合物を加水分解させる前に混合
溶媒に添加しても良く、或いは最終的に得られたコーテ
ィング剤に添加しても良い。ケイ素含有アルコキシド化
合物の加水分解前に、金属酸化物の酸解膠ゾルをに添加
する場合には、酸解膠ゾルに含まれる酸により、ケイ素
含有アルコキシド化合物を含む混合溶媒のpHが5以下
となる場合があり、この場合には、pH調整をすること
なく、ケイ素含有アルコキシド化合物の加水分解を行う
ことができる。The metal oxide particles or the sol thereof can be added to the coating agent at any time. For example,
The silicon-containing alkoxy compound may be added to the mixed solvent before hydrolysis, or may be added to the finally obtained coating agent. When the acid peptizer sol of the metal oxide is added to the silicon-containing alkoxide compound before hydrolysis of the silicon-containing alkoxide compound, the pH of the mixed solvent containing the silicon-containing alkoxide compound is adjusted to 5 or less due to the acid contained in the acid peptizer sol. In this case, the silicon-containing alkoxide compound can be hydrolyzed without adjusting the pH.
【0035】本発明方法で得られる無機質コーティング
剤には、更に、必要に応じて、その他の各種添加剤を配
合することができる。例えば、光触媒機能を付与するた
めにコーティング剤に酸化チタンゾルを添加する場合に
は、更に、光触媒活性を高める目的で、Au、Pt、P
d、Cu、Ni、Fe、Ag等の金属塩を添加すること
ができる。また、抗菌性を付与するために、Cu、Ag
等の抗菌性金属の塩やコロイドを添加することができ、
CuやAgをイオン交換等の手法で無機質担体に固定化
した無機抗菌剤を添加することもできる。更に、防黴性
を付与するために、コーティング剤のpHによって分解
・失活することがなく、膜の硬化時にも分解・失活する
ことのない有機防黴剤を添加することも出来る。これら
の添加剤は、形成される無機質膜全体の重量を100重
量%として、通常、0.005〜2.0重量%程度含ま
れることが好ましい。The inorganic coating agent obtained by the method of the present invention may further contain, if necessary, other various additives. For example, when titanium oxide sol is added to a coating agent to provide a photocatalytic function, Au, Pt, P
Metal salts such as d, Cu, Ni, Fe, and Ag can be added. In order to impart antibacterial properties, Cu, Ag
Can add antibacterial metal salts and colloids, etc.
An inorganic antibacterial agent in which Cu or Ag is immobilized on an inorganic carrier by a method such as ion exchange can also be added. Furthermore, in order to impart antifungal properties, an organic antifungal agent that does not decompose or deactivate depending on the pH of the coating agent and does not decompose or deactivate even when the film is cured can be added. It is preferable that these additives are usually contained in an amount of about 0.005 to 2.0% by weight, based on the total weight of the formed inorganic film as 100% by weight.
【0036】更に、該コーティング剤には、成膜性や基
材への接着性を高める為に、メチルトリエトキシシラ
ン、ジエトキシジメチルシラン等のアルキル基を有する
シリコン化合物やシランカップリング剤等を添加するこ
ともできる。これらの成分は、多量に配合すると膜の耐
久性が低下する傾向にあるため、形成される無機質膜全
体の重量を100重量%として、10重量%以下の含有
量とすることが望ましい。Further, the coating agent may be a silicon compound having an alkyl group such as methyltriethoxysilane or diethoxydimethylsilane, a silane coupling agent, or the like, in order to enhance film-forming properties and adhesion to a substrate. It can also be added. When these components are blended in a large amount, the durability of the film tends to decrease. Therefore, it is preferable that the content of the inorganic film to be formed be 100% by weight or less and 10% by weight or less.
【0037】本発明方法で得られるコーティング剤は、
基材に塗布し、硬化させることによって、無機質膜とす
ることができる。塗布する際のコーティング剤中の固形
分量(加熱残分)は、1〜40重量%程度が適当であ
る。The coating agent obtained by the method of the present invention comprises:
An inorganic film can be obtained by applying the composition to a substrate and curing the composition. The appropriate amount of the solid content (residue after heating) in the coating agent at the time of application is about 1 to 40% by weight.
【0038】形成される無機質膜は、原料として用いた
ケイ素含有アルコキシド化合物に由来するSiO2と、
Zr錯体、Al錯体及びTi錯体から選ばれた少なくと
も一種の錯化合物に由来するZrO2、Al2O3及びT
iO2から選ばれた少なくとも一種の酸化物との複合酸
化物からなるものであり、コーティング剤に金属酸化物
粉末を配合した場合には、この複合酸化物をバインダー
として、これに金属酸化物粒子が分散して固定化された
状態となる。The formed inorganic film is composed of SiO 2 derived from the silicon-containing alkoxide compound used as a raw material,
ZrO 2 , Al 2 O 3 and T derived from at least one complex compound selected from a Zr complex, an Al complex and a Ti complex
It is composed of a composite oxide with at least one oxide selected from iO 2. When a metal oxide powder is blended in a coating agent, the composite oxide serves as a binder, and Are dispersed and fixed.
【0039】基材への塗布方法については特に限定はな
く、基材の形状や性能に合わせて、スピンコーティング
法、ディップコーティング法、フローコーティング法、
ロールコーティング法、スプレーコーティング法等の公
知の方法を適宜選択すればよい。塗布厚については特に
限定はなく、使用目的等に応じて適宜決めればよいが、
通常、0.1μm〜10μm程度が適当である。There is no particular limitation on the method of coating the substrate, and the spin coating method, the dip coating method, the flow coating method,
A known method such as a roll coating method and a spray coating method may be appropriately selected. The coating thickness is not particularly limited and may be appropriately determined depending on the purpose of use and the like,
Usually, about 0.1 μm to 10 μm is appropriate.
【0040】基材の種類についても特に限定はなく、例
えば、例えば、ガラス、プラスチック、金属等の各種の
材質の基材を用いることができる。There is no particular limitation on the type of the base material. For example, base materials of various materials such as glass, plastic, and metal can be used.
【0041】塗布したコーティング剤を硬化させる方法
については、特に限定はなく、例えば、空気中で80℃
程度以上、好ましくは100℃程度以上の温度で、15
分〜1時間程度加熱することによって、簡単に硬化させ
ることができる。加熱温度が低すぎる場合には、バイン
ダー成分の脱水縮合が十分には進行せず、良好な耐久性
が得られない場合がある。加熱温度の上限については特
に限定はなく、基材の種類に応じて適宜加熱温度を決め
れば良く、例えば、700℃程度の高温で加熱しても良
いが、通常、400℃程度までの加熱温度で充分であ
る。また、加熱する方法以外にも、基材の耐熱温度が低
い場合には、光、紫外線、電子線、マイクロ波等の照射
により硬化させることもできる。The method of curing the applied coating agent is not particularly limited.
At a temperature of at least about 100 ° C.
By heating for about 1 minute to 1 hour, it can be easily cured. If the heating temperature is too low, the dehydration condensation of the binder component does not sufficiently proceed, and good durability may not be obtained. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited, and the heating temperature may be appropriately determined according to the type of the base material. For example, the heating may be performed at a high temperature of about 700 ° C., but the heating temperature is usually up to about 400 ° C. Is enough. In addition to the heating method, when the heat-resistant temperature of the substrate is low, it can be cured by irradiation with light, ultraviolet rays, electron beams, microwaves, or the like.
【0042】プラスチックス基材や有機質塗膜を有する
基材等には、無機質膜の接着性を高める目的で、予めプ
ライマーを施すことも出来る。プライマーとしては、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルウ
レタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、シリコーン樹脂等
の公知のプライマーを用いることができる。プライマー
は無機質コーティング剤塗布前に、常温硬化、加熱硬
化、光、紫外線、電子線マイクロ波等の照射による硬化
等の方法で硬化させることが望ましい。A primer may be previously applied to a plastic substrate or a substrate having an organic coating film in order to enhance the adhesion of the inorganic film. As the primer, a known primer such as a urethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, an acrylic urethane resin, an acrylic silicone resin, and a silicone resin can be used. It is desirable that the primer be cured before application of the inorganic coating agent by a method such as room temperature curing, heat curing, curing by irradiation with light, ultraviolet rays, electron beam microwaves or the like.
【0043】[0043]
【発明の効果】本発明方法で得られる無機質コーティン
グ剤によれば、比較的低温度で加熱するだけで、耐
(温)水性、耐アルカリ性等に優れた無機質膜を形成で
きる。このため、該無機質コーティング剤に、必要に応
じて、各種の金属酸化物やその他の添加剤を配合するこ
とによって、風雨にさらされる屋外部材や、アルカリ性
洗剤等が使用される水周り部材等へ、耐摩耗性、防汚性
等の各種機能性を長期的に付与することができる。According to the inorganic coating agent obtained by the method of the present invention, an inorganic film excellent in (hot) water resistance, alkali resistance and the like can be formed only by heating at a relatively low temperature. For this reason, by adding various metal oxides and other additives to the inorganic coating agent, if necessary, it can be used for outdoor members exposed to the elements, such as outdoor members exposed to wind and rain, and water surrounding members using alkaline detergents and the like. Various functions such as wear resistance and antifouling property can be provided for a long term.
【0044】[0044]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明する。 実施例1 精製水45.0gにシリカゾル(商品名:スノーテック
スO、日産化学(株)製SiO220重量%含有、pH
=2〜4)15.0gとメタノール36.5gを添加し
攪拌した。これにテトラメトキシシランオリゴマー(商
品名:MS−51、三菱化学(株)製、SiO2換算5
1重量%含有)を13.4g添加し、室温にて48時間
攪拌して、テトラメトキシシランオリゴマーを加水分解
した。この際の混合溶媒のpHは約3であった。得られ
た液にエタノール36.4gと2−プロパノール36.
4gを添加してA液とした。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Silica sol (trade name Example 1 Purified water 45.0 g: SNOWTEX O, Nissan Chemical Co., Ltd. SiO 2 20 wt% content, pH
= 2-4) 15.0 g and 36.5 g of methanol were added and stirred. This tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., SiO 2 in terms of 5
(Containing 1% by weight) and stirred at room temperature for 48 hours to hydrolyze the tetramethoxysilane oligomer. At this time, the pH of the mixed solvent was about 3. 36.4 g of ethanol and 36.2-propanol were added to the obtained liquid.
4 g was added to obtain solution A.
【0045】アルミニウムアセチルアセトナート
((株)同仁化学研究所製)5.0gを酢酸エチル9
5.0gに添加し、室温にて攪拌し、溶解させて5%溶
液(B液)を調製した。これとは別に、ジルコニウムア
セチルアセトナート((株)同仁化学研究所製)5.0
gを酢酸エチル95.0gに添加し、60℃加温下にて
攪拌して溶解させて5%溶液(C液)を調製した。5.0 g of aluminum acetylacetonate (manufactured by Dojindo Laboratories) was added to ethyl acetate 9
It was added to 5.0 g, stirred at room temperature and dissolved to prepare a 5% solution (solution B). Separately, zirconium acetylacetonate (manufactured by Dojindo Laboratories Inc.) 5.0
g was added to 95.0 g of ethyl acetate, and dissolved by stirring while heating at 60 ° C. to prepare a 5% solution (solution C).
【0046】B液9.5gとC液7.9gをA液に添加
し、室温にて24時間攪拌することによって無機質コー
ティング剤(D液)を調製した。D液の500℃での加
熱残分は5.0重量%であった。9.5 g of solution B and 7.9 g of solution C were added to solution A, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare an inorganic coating agent (solution D). The heating residue of the solution D at 500 ° C. was 5.0% by weight.
【0047】超音波洗浄した清浄なソーダライムガラス
板をD液に浸漬し、引上げ速度25mm/分でディップ
コートして、150℃にて30分乾燥して、ガラス板上
に無機質膜を形成した。A clean soda lime glass plate subjected to ultrasonic cleaning was immersed in the solution D, dip coated at a pulling rate of 25 mm / min, and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form an inorganic film on the glass plate. .
【0048】形成された無機質膜の内で、70重量%
は、テトラメトキシシランオリゴマー、アルミニウムア
セチルアセトナート及びジルコニウムアセチルアセトナ
ートに由来する、組成比がSiO2:AlO3/2:ZrO
2=97.5:1.1:1.4の複合酸化物であり、残
部は、シリカゾルに含まれていたSiO2粒子が上記複
合酸化物中に分散し固定化されたものであった。 実施例2 精製水47.7gに、光触媒である酸化チタンの硝酸解
膠ゾル(商品名:STS−01、石原テクノ(株)製、
TiO230重量%含有、pH=1.3)13.3gと
メタノール36.7gを添加し、攪拌した後、テトラメ
トキシシランオリゴマー(商品名:MS−51、三菱化
学(株)製、SiO2換算51重量%含有)を11.4
g添加し、室温にて48時間攪拌してテトラメトキシシ
ランオリゴマーを加水分解した。この際の混合溶媒のp
Hは約2.5であった。得られた液に、エタノール3
6.7gと2−プロパノール36.7gを添加して、E
液とした。70% by weight of the formed inorganic film
Is derived from tetramethoxysilane oligomer, aluminum acetylacetonate and zirconium acetylacetonate and has a composition ratio of SiO 2 : AlO 3/2 : ZrO
2 = 97.5: 1.1: 1.4 complex oxide, and the remainder was SiO 2 particles contained in the silica sol dispersed and fixed in the complex oxide. Example 2 In 47.7 g of purified water, a nitric acid peptizing sol of titanium oxide as a photocatalyst (trade name: STS-01, manufactured by Ishihara Techno Co., Ltd.)
13.3 g of TiO 2 ( containing 30% by weight, pH = 1.3) and 36.7 g of methanol were added and stirred, and then tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SiO 2 ) 11.4).
g was added and stirred at room temperature for 48 hours to hydrolyze the tetramethoxysilane oligomer. The mixed solvent p
H was about 2.5. Add ethanol 3 to the obtained liquid.
6.7 g and 36.7 g of 2-propanol were added, and E was added.
Liquid.
【0049】E液に、実施例1で用いたB液9.5gと
C液7.9gを添加し、室温にて24時間攪拌して、光
触媒を含む無機質コーティング剤(F液)を調製した。
F液の500℃での加熱残分は5.0重量%であった。9.5 g of Solution B and 7.9 g of Solution C used in Example 1 were added to Solution E, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare an inorganic coating agent containing a photocatalyst (Solution F). .
The heating residue of the solution F at 500 ° C. was 5.0% by weight.
【0050】超音波洗浄した清浄なソーダライムガラス
板をF液に浸漬し、引上げ速度25mm/分でディップ
コートして、150℃にて30分乾燥して、ガラス板上
に光触媒を含む無機質コーティング膜を形成した。The soda lime glass plate cleaned by ultrasonic cleaning is immersed in the solution F, dip coated at a pulling rate of 25 mm / min, dried at 150 ° C. for 30 minutes, and coated with an inorganic coating containing a photocatalyst on the glass plate. A film was formed.
【0051】形成された無機質膜の内で、60重量%
は、テトラメトキシシランオリゴマー、アルミニウムア
セチルアセトナート及びジルコニウムアセチルアセトナ
ートに由来する、組成比がSiO2:AlO3/2:ZrO
2=97.1:1.3:1.7の複合酸化物であり、残
部は、酸化チタン硝酸解膠ゾルに含まれていたTiO2
粒子が上記複合酸化物中に分散し固定化されたものであ
った。 比較例1 精製水45.0gに、シリカゾル(商品名:スノーテッ
クスO、日産化学(株)製、SiO220重量%含有、
pH=2〜4)15.0gとメタノール42.1gを添
加し攪拌した。これにテトラメトキシシランオリゴマー
(商品名:MS−51、三菱化学(株)製、SiO2換
算51重量%含有)を13.7g添加し、室温にて48
時間攪拌して、テトラメトキシシランオリゴマーを加水
分解した。この際の混合溶媒のpHは約3であった。得
られた液にエタノール42.1gと2−プロパノール4
2.1gを添加し、室温下で24時間攪拌して、G液と
した。G液の500℃での加熱残分は5.0重量%であ
った。In the formed inorganic film, 60% by weight
Is derived from tetramethoxysilane oligomer, aluminum acetylacetonate and zirconium acetylacetonate and has a composition ratio of SiO 2 : AlO 3/2 : ZrO
2 = 97.1: 1.3: 1.7 is a composite oxide, and the balance is TiO 2 contained in titanium oxide nitrate peptizer.
The particles were dispersed and fixed in the composite oxide. Comparative Example 1 45.0 g of purified water was mixed with silica sol (trade name: Snowtex O, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., containing 20% by weight of SiO 2 )
(pH = 2-4) 15.0 g and methanol 42.1 g were added and stirred. 13.7 g of a tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, containing 51% by weight in terms of SiO 2 ) was added thereto, and the mixture was added at room temperature for 48 hours.
After stirring for an hour, the tetramethoxysilane oligomer was hydrolyzed. At this time, the pH of the mixed solvent was about 3. 42.1 g of ethanol and 2-propanol 4 were added to the obtained solution.
2.1 g was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to obtain a solution G. The heating residue of the solution G at 500 ° C. was 5.0% by weight.
【0052】超音波洗浄した清浄なソーダライムガラス
板をG液に浸漬し、引上げ速度25mm/分でディップ
コートして、150℃にて30分乾燥して、ガラス板上
に無機質膜を形成した。A clean soda-lime glass plate subjected to ultrasonic cleaning was immersed in the solution G, dip-coated at a pulling rate of 25 mm / min, and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form an inorganic film on the glass plate. .
【0053】形成された無機質膜の内で、70重量%
は、テトラメトキシシランオリゴマーに由来するアモル
ファスシリカであり、残部は、シリカゾルに含まれてい
たSiO2粒子がアモルファスシリカ中に分散して固定
化されたものであった。 比較例2 精製水45.0gに、シリカゾル(商品名:スノーテッ
クスO、日産化学(株)製、SiO220重量%含有、
pH=2〜4)15.0gとメタノール39.7gを添
加し攪拌した。これにテトラメトキシシランオリゴマー
(商品名MS−51、三菱化学(株)製、SiO2換算
51重量%含有)を13.6g添加し、室温にて48時
間攪拌して、テトラメトキシシランオリゴマーを加水分
解した。この際の混合溶媒のpHは約3であった。得ら
れた液にエタノール39.7gと2−プロパノール3
9.7gを添加して、H液とした。70% by weight of the formed inorganic film
Is amorphous silica derived from a tetramethoxysilane oligomer, and the remainder is SiO 2 particles contained in the silica sol dispersed and fixed in the amorphous silica. Comparative Example 2 Silica sol (trade name: Snowtex O, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., containing 20% by weight of SiO 2 ) in 45.0 g of purified water,
(pH = 2-4) 15.0 g and methanol 39.7 g were added and stirred. 13.6 g of a tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, containing 51% by weight in terms of SiO 2 ) was added thereto, and the mixture was stirred at room temperature for 48 hours to hydrolyze the tetramethoxysilane oligomer. Decomposed. At this time, the pH of the mixed solvent was about 3. 39.7 g of ethanol and 2-propanol 3 were added to the obtained solution.
9.7 g was added to obtain solution H.
【0054】アルミニウムsec−ブトキシド(和光純
薬工業(株) 製)0.5gを2−プロパノール9.5
gに添加し、室温にて攪拌溶解して、5%溶液(I液)
を調製した。0.5 g of aluminum sec-butoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 9.5 of 2-propanol.
g, and stirred and dissolved at room temperature to give a 5% solution (Solution I).
Was prepared.
【0055】H液に、I液を7.3g添加し、室温にて
24時間攪拌して、無機質コーティング剤(J液)を調
製した。この際、H液にI液を添加するに従って、アル
ミニウムsec−ブトキシドの急激な加水分解が進行し
たためと考えられる、液の白濁化が確認された。J液の
500℃での加熱残分は5.0重量%であった。7.3 g of solution I was added to solution H, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare an inorganic coating agent (solution J). At this time, as the solution I was added to the solution H, clouding of the solution was confirmed, which is considered to be due to the rapid hydrolysis of aluminum sec-butoxide. The heating residue of the solution J at 500 ° C was 5.0% by weight.
【0056】超音波洗浄した清浄なソーダライムガラス
板をJ液に浸漬し、引上げ速度25mm/分でディップ
コートし、150℃にて30分乾燥して、ガラス板上に
無機質膜を形成した。A clean soda lime glass plate subjected to ultrasonic cleaning was immersed in the J solution, dip coated at a pulling rate of 25 mm / min, and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form an inorganic film on the glass plate.
【0057】形成された無機質膜の内で、70重量%
は、テトラメトキシシランオリゴマーとアルミニウムs
ec−ブトキシドに由来する、組成比がSiO2:Al
O3/2=98.9:1.1の複合酸化物であり、残部
は、シリカゾルに含まれていたSiO2粒子が上記複合
酸化物中に分散し固定化されたものであった。 比較例3 精製水45.0gに、シリカゾル(商品名:スノーテッ
クスO、日産化学(株)製、SiO220重量%含有、
pH=2〜4)15.0gとメタノール40.1gを添
加し、攪拌した。これにテトラメトキシシランオリゴマ
ー(商品名:MS−51、三菱化学(株)製、SiO2
換算51重量%含有)を13.5g添加し、室温にて4
8時間攪拌して、テトラメトキシシランオリゴマーを加
水分解した。この際の混合溶媒のpHは約3であった。
得られた液にエタノール40.1gと2−プロパノール
40.1gを添加して、K液とした。70% by weight of the formed inorganic film
Is a tetramethoxysilane oligomer and aluminum s
ec-butoxide derived from SiO 2 : Al
The composite oxide was O 3/2 = 98.9: 1.1, and the remainder was SiO 2 particles contained in the silica sol dispersed and fixed in the composite oxide. Comparative Example 3 45.0 g of purified water was mixed with silica sol (trade name: Snowtex O, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., containing 20% by weight of SiO 2 )
(pH = 2-4) 15.0 g and methanol 40.1 g were added and stirred. A tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SiO 2 )
13.5 g) was added at room temperature.
After stirring for 8 hours, the tetramethoxysilane oligomer was hydrolyzed. At this time, the pH of the mixed solvent was about 3.
40.1 g of ethanol and 40.1 g of 2-propanol were added to the obtained liquid to obtain a K liquid.
【0058】ジルコニウムn−ブトキシドの85%n−
ブタノール溶液(和光純薬工業(株)製)0.5gをn
−ブタノール8.0gに添加し、室温で攪拌溶解させて
5%溶液(L液)を調製した。85% of zirconium n-butoxide n-
0.5 g of butanol solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
-Butanol was added to 8.0 g, and dissolved by stirring at room temperature to prepare a 5% solution (L solution).
【0059】上記K液に、L液を6.2g添加したとこ
ろ、ジルコニウムn−ブトキシドの急激な加水分解が進
行したためと考えられる白色の沈殿物が生成し、均一な
無機コーティング剤を調製することが出来なかった。 比較例4 精製水47.7gに、光触媒である酸化チタンの硝酸解
膠ゾル(商品名:STS−01、石原テクノ(株)製、
TiO230重量%含有、pH=1.3)13.3gと
メタノール42.4gを添加し、攪拌した後、テトラメ
トキシシランオリゴマー(商品名:MS−51、三菱化
学(株)製、SiO2換算51重量%含有)を11.8
g添加し、室温にて48時間攪拌してテトラメトキシシ
ランオリゴマーを加水分解した。この際の混合溶媒のp
Hは約2.5であった。得られた液にエタノール42.
4gと2−プロパノール42.4gを添加して、室温に
て24時間攪拌して、光触媒を含む無機質コーティング
剤(M液)を調製した。M液の500℃での加熱残分は
5.0重量%であった。When 6.2 g of the L solution was added to the K solution, a white precipitate was formed, which is considered to be due to the rapid hydrolysis of zirconium n-butoxide, to prepare a uniform inorganic coating agent. Could not be done. Comparative Example 4 A nitric acid peptizing sol of titanium oxide as a photocatalyst (trade name: STS-01, manufactured by Ishihara Techno Co., Ltd.) was added to 47.7 g of purified water.
13.3 g of TiO 2 ( containing 30% by weight, pH = 1.3) and 42.4 g of methanol were added and stirred, and then tetramethoxysilane oligomer (trade name: MS-51, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SiO 2 ) 11.8).
g was added and stirred at room temperature for 48 hours to hydrolyze the tetramethoxysilane oligomer. The mixed solvent p
H was about 2.5. Ethanol 42.
4 g of 4-propanol and 42.4 g of 2-propanol were added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare an inorganic coating agent containing a photocatalyst (M solution). The heating residue of the liquid M at 500 ° C. was 5.0% by weight.
【0060】超音波洗浄した清浄なソーダライムガラス
板をM液に浸漬し、引上げ速度25mm/分でディップ
コートし、150℃にて30分乾燥して、ガラス板上に
光触媒を含む無機質膜を形成した。A clean soda lime glass plate subjected to ultrasonic cleaning was immersed in the M solution, dip coated at a pulling rate of 25 mm / min, dried at 150 ° C. for 30 minutes, and an inorganic film containing a photocatalyst was placed on the glass plate. Formed.
【0061】形成された無機質膜の内で、60重量%
は、テトラメトキシシランオリゴマーに由来するアモル
ファスシリカであり、残部は、酸化チタンの硝酸解膠ゾ
ルに含まれてたTiO2粒子がアモルファスシリカ中に
分散して固定化されたものであった。耐温水性の評価 実施例1及び2と比較例1、2及び4で得た無機質膜を
形成したガラス板を、室温にて10日放置した後、沸騰
したイオン交換水900mlの入ったビーカーに入れ、
1時間加熱して沸騰を継続し、その後引上げて、室温に
て1時間乾燥した。乾燥後の無機質膜の鉛筆硬度を測定
し、膜の劣化を評価した。耐アルカリ性の評価 実施例1及び2と比較例1、2及び4で得た無機質膜を
形成したガラス板を、室温にて10日放置した後、5%
水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、1時間毎に引上げ
て、イオン交換水で洗浄して室温にて1時間乾燥し、無
機質膜の表面状態を目視で観察し、膜の劣化が認められ
るまでの浸漬時間を測定した。60% by weight of the formed inorganic film
Is amorphous silica derived from a tetramethoxysilane oligomer, and the remainder was TiO 2 particles contained in a nitric acid peptizing sol of titanium oxide dispersed and fixed in amorphous silica. Evaluation of hot water resistance The glass plates on which the inorganic films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 4 were formed were allowed to stand at room temperature for 10 days, and then placed in a beaker containing 900 ml of boiling ion-exchanged water. Get in,
Heated for 1 hour to continue boiling, then pulled up and dried for 1 hour at room temperature. The pencil hardness of the dried inorganic film was measured, and the deterioration of the film was evaluated. Evaluation of alkali resistance The glass plates on which the inorganic films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 4 were formed were allowed to stand at room temperature for 10 days, and then 5%
Immerse in an aqueous sodium hydroxide solution, pull up every hour, wash with ion-exchanged water, dry at room temperature for one hour, visually observe the surface condition of the inorganic film, and immerse it until deterioration of the film is observed. The time was measured.
【0062】上記実施例及び比較例における無機質膜の
組成及び試験結果を下記表1〜3に示す。The compositions and test results of the inorganic films in the above Examples and Comparative Examples are shown in Tables 1 to 3 below.
【0063】[0063]
【表1】 [Table 1]
【0064】[0064]
【表2】 [Table 2]
【0065】[0065]
【表3】 [Table 3]
Claims (7)
コキシド化合物を加水分解させた後、Zr錯体、Al錯
体及びTi錯体から選ばれた少なくとも一種の錯化合物
を添加し、加水分解重縮合させることを特徴とする無機
質コーティング剤の製造方法。1. A method comprising the steps of hydrolyzing a silicon-containing alkoxide compound in a water-organic solvent mixed solvent, adding at least one complex compound selected from a Zr complex, an Al complex and a Ti complex, and performing hydrolysis polycondensation. A method for producing an inorganic coating agent, comprising:
i(OR)4(式中、Rは同一又は異なって、炭素数1
〜4個のアルキル基である。)で表されるテトラアルコ
キシシラン及びこのオリゴマーら選ばれた少なくとも一
種であり、錯化合物が、Zr−βジケトン錯体、Zr−
βケトンエステル錯体、Al−βジケトン錯体、Al−
βケトンエステル錯体、Ti−βジケトン錯体及びTi
−βケトンエステル錯体から選ばれた少なくとも一種で
ある請求項1に記載の方法。2. The method of claim 1, wherein the silicon-containing alkoxide compound has the formula:
i (OR) 4 wherein R is the same or different and has 1 carbon atom
44 alkyl groups. )) And at least one selected from oligomers thereof, wherein the complex compound is a Zr-β diketone complex, Zr-
β ketone ester complex, Al-β diketone complex, Al-
β ketone ester complex, Ti-β diketone complex and Ti
The method according to claim 1, wherein the method is at least one selected from -β ketone ester complexes.
ーティング剤。3. An inorganic coating agent obtained by the method according to claim 1.
機質コーティング剤。4. The inorganic coating agent according to claim 3, comprising metal oxide particles.
ゾルとして配合した請求項4に記載の無機質コーティン
グ剤。5. The inorganic coating agent according to claim 4, wherein the metal oxide particles are blended as a sol containing the metal oxide particles.
ーティング剤を、基材に塗布した後、硬化させることを
特徴とする無機質膜の形成方法。6. A method for forming an inorganic film, comprising applying the inorganic coating agent according to any one of claims 3 to 5 to a substrate and curing the applied material.
する物品。7. An article having an inorganic film formed by the method of claim 6.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11100381A JP2000290591A (en) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | Preparation of inorganic coating agent |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002302637A (en) * | 2001-01-30 | 2002-10-18 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Composition for forming hydrophilic coating film, method for producing composite material using the same, and composite material |
| JP2005226046A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Tama Kagaku Kogyo Kk | Coating material composition for preventing surface of construction from being stained |
| JP2008101219A (en) * | 2007-11-07 | 2008-05-01 | Matsushita Electric Works Ltd | Method for imparting anti-fogging property |
-
1999
- 1999-04-07 JP JP11100381A patent/JP2000290591A/en active Pending
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| JP2005226046A (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Tama Kagaku Kogyo Kk | Coating material composition for preventing surface of construction from being stained |
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