JP2015178538A - Metal-containing compositions for spray coating on metal substrates - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属基材に対するスプレー塗装用の金属含有組成物、該金属含有組成物を用いて、金属基材にスプレー塗装する方法、及び該スプレー塗装により得られる膜に関するものである。 The present invention relates to a metal-containing composition for spray coating on a metal substrate, a method of spray-coating a metal substrate using the metal-containing composition, and a film obtained by the spray coating.
従来、金属基材は、耐久性、強度及び剛性等に優れているため、家具、建材(内装材、外装材)、自動車及び各種容器等の様々な分野に用いられている。金属基材の使用に際しては、耐食性の向上もしくは金属表面の保護、または外観向上を目的として、クロメート処理等の下地処理に加え、メッキ法等によるコーティング、塗装またはラミネート等の表面処理が行われている。 Conventionally, metal substrates are excellent in durability, strength, rigidity, and the like, and thus are used in various fields such as furniture, building materials (interior materials, exterior materials), automobiles, and various containers. When using metal substrates, surface treatments such as coating, painting, or laminating are carried out by plating, etc., in addition to the surface treatment such as chromate treatment, in order to improve corrosion resistance, protect the metal surface, or improve the appearance. Yes.
非平面形状の金属基材に対しての塗装方法としては、メッキ法、浸漬法またはスプレー塗装(特許文献1)などが知られている。 As a coating method for a non-planar metal substrate, a plating method, a dipping method, or spray coating (Patent Document 1) is known.
非平面形状の金属基材に対する表面被覆膜として保護等の機能を得るためには、一定の厚み以上であり、またバラつきの少ない塗膜が要求される。しかし、メッキ法では10μm以上の膜形成が困難であり、浸漬法では液垂れが課題となっており、メッキ法及び浸漬法では、膜厚の制御が難しい。 In order to obtain a function such as protection as a surface coating film for a non-planar metal base material, a coating film having a certain thickness or more and less variation is required. However, it is difficult to form a film having a thickness of 10 μm or more with the plating method, and liquid dripping is a problem with the dipping method, and it is difficult to control the film thickness with the plating method and the dipping method.
また、非平面形状の金属基材にスプレー塗装するには、膜厚の制御が難しく、膜厚1μm〜50μmの領域で良好に塗装できる方法の実現が望まれる。 Moreover, in order to perform spray coating on a non-planar metal base material, it is difficult to control the film thickness, and it is desired to realize a method capable of satisfactorily coating in a film thickness range of 1 μm to 50 μm.
また、スプレー塗装では、一般的に用いる顔料は粒子が大きく、目標の膜厚にすることが困難である。特許文献1に開示されているナノ粒子のスラリーを用いた組成物は、ナノ粒子の比表面積が大きいため、スプレーが可能なスラリー粘度に設定するためには、極めて低濃度にしなければならず、十分に溶媒で希釈する必要がある。このため、1μm以下の薄い塗膜しか形成できないという課題がある。 In spray coating, generally used pigments have large particles, and it is difficult to achieve a target film thickness. Since the composition using the slurry of nanoparticles disclosed in Patent Document 1 has a large specific surface area of nanoparticles, in order to set the slurry viscosity to be sprayable, it must be extremely low in concentration, It is necessary to fully dilute with a solvent. For this reason, there exists a subject that only a thin coating film of 1 micrometer or less can be formed.
したがって、本発明の目的は、非平面形状の金属基材上であっても、一定の膜厚を有し、かつバラつきの少ない塗膜を形成することができる金属含有組成物、該金属含有組成物を用いて金属基材にスプレー塗装する方法、及び該スプレー塗装により得られる膜を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a metal-containing composition capable of forming a coating film having a certain film thickness and little variation even on a non-planar metal substrate, and the metal-containing composition Another object of the present invention is to provide a method of spray-coating a metal substrate using an object, and a film obtained by the spray-coating.
本発明者らは、特定範囲の平均粒径を有する金属粒子、溶剤、及び分散剤を含有し、TI値(チクソトロピーインデックス)が特定範囲である、金属基材に対するスプレー塗装用の金属含有組成物を用いることにより、非平面形状の金属基材上であっても、バラつきの少ない塗膜を一定の膜厚で形成できることを見出し、本発明を完成させた。 The present inventors include a metal-containing composition for spray coating on a metal substrate, which contains metal particles having an average particle diameter in a specific range, a solvent, and a dispersant, and has a specific range of TI value (thixotropic index). As a result, it was found that even on a non-planar metal substrate, a coating film with little variation can be formed with a certain film thickness, and the present invention has been completed.
したがって、本発明は以下のとおりである。
1.平均粒径D50が0.4〜10μmの金属粒子、溶剤、及び分散剤を含有し、粘度測定装置レオメーターによるずり速度0.1[sec−1]での粘度η0.1と1000[sec−1]での粘度η1000の測定値により算出されるTI値(チクソトロピーインデックス)η0.1/η1000が5〜30であることを特徴とする、金属基材に対するスプレー塗装用の金属含有組成物。
2.分散剤が高級脂肪酸もしくはその塩、または界面活性剤である前項1に記載の金属含有組成物。
3.樹脂をさらに含有する前項1または2に記載の金属含有組成物。
4.固形分率が45質量%〜75質量%である前項1〜3のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
5.前記金属粒子が、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、銅、錫、インジウム、亜鉛、クロム、鉄及びマンガンからなる群より選ばれた1種または2種以上である前項1〜4のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
6.前記溶剤が、芳香族炭化水素類、グリコールエーテル類、グリコールエーテル類のエステル化物、アルコール類、ケトン類、モノテルペンアルコール類からなる群より選ばれた1種または2種以上である前項1〜5のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
7.表面粗さ0.4μmに研磨されたSUS304との接触角が20°以下である前項1〜6のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
8.前記金属粒子が、単分散性である前項1〜7のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
9.前記金属粒子の粒度分布において、最大粒径D100/平均粒径D50が4以下である前項1〜8のいずれか1項に記載の金属含有組成物。
10.請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属含有組成物を金属基材上にスプレー塗装して、塗膜を形成する工程を含む、金属基材を塗装する方法。
11.圧縮空気を噴出させ衝突させて形成される旋回気流に、液体の噴出流を衝突させる二流体噴射弁をもつスプレーノズルを用いた前記スプレー塗装を行う前項10に記載の方法。
12.前記金属基材が非平面形状である前項10または11に記載の方法。
13.前記塗膜を焼成する工程をさらに含む前項10〜12のいずれか1項に記載の方法。
14.前項10〜13のいずれか1項に記載の方法により金属基材上に塗膜された金属薄膜。
15.非平面形状の金属基材上に塗膜された、厚みが1〜50μmである金属薄膜。
16.厚みのバラつきが、平均値から±6%以内である前項15に記載の金属薄膜。
Therefore, the present invention is as follows.
1. Viscosity η 0.1 and 1000 [with a shear rate of 0.1 [sec −1 ] measured by a viscosity measuring device rheometer, containing metal particles having an average particle diameter D 50 of 0.4 to 10 μm, a solvent, and a dispersant. metal for spray coating on a metal substrate, characterized in that the TI value (thixotropic index) η 0.1 / η 1000 calculated from the measured value of the viscosity η 1000 at sec −1 ] is 5 to 30 Containing composition.
2. 2. The metal-containing composition according to item 1, wherein the dispersant is a higher fatty acid or a salt thereof, or a surfactant.
3. 3. The metal-containing composition according to item 1 or 2, further containing a resin.
4). 4. The metal-containing composition according to any one of items 1 to 3, wherein the solid content is 45% by mass to 75% by mass.
5. In the preceding items 1 to 4, wherein the metal particles are one or more selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, ruthenium, nickel, copper, tin, indium, zinc, chromium, iron and manganese. The metal-containing composition according to any one of the above.
6). 1 to 5 above, wherein the solvent is one or more selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons, glycol ethers, esterified products of glycol ethers, alcohols, ketones, and monoterpene alcohols. The metal-containing composition according to any one of the above.
7). 7. The metal-containing composition according to any one of items 1 to 6, wherein a contact angle with SUS304 polished to a surface roughness of 0.4 μm is 20 ° or less.
8). 8. The metal-containing composition according to any one of items 1 to 7, wherein the metal particles are monodisperse.
9. 9. The metal-containing composition according to any one of items 1 to 8, wherein a maximum particle size D 100 / average particle size D 50 is 4 or less in the particle size distribution of the metal particles.
10. The metal-containing composition of any one of Claims 1-9 is spray-coated on a metal base material, The method of coating a metal base material including the process of forming a coating film.
11. 11. The method according to 10 above, wherein the spray coating is performed using a spray nozzle having a two-fluid injection valve for causing a jet of liquid to collide with a swirling airflow formed by jetting and colliding compressed air.
12 12. The method according to item 10 or 11, wherein the metal substrate has a non-planar shape.
13. 13. The method according to any one of items 10 to 12, further comprising a step of baking the coating film.
14 14. A metal thin film coated on a metal substrate by the method according to any one of 10 to 13 above.
15. A metal thin film having a thickness of 1 to 50 μm coated on a non-planar metal substrate.
16. 16. The metal thin film according to 15 above, wherein the variation in thickness is within ± 6% from the average value.
本発明の金属含有組成物によれば、平均粒径D50が0.4〜10μmの金属粒子を選択することによって、スラリー物性をスプレー噴霧可能に調整することができ、一定の膜厚で金属基材に対するスプレー塗装が可能である。 According to the metal-containing composition of the present invention, by the average particle diameter D 50 selects the metal particles 0.4~10Myuemu, it is possible to adjust the slurry properties spraying capable, metal with a constant thickness Spray coating on the substrate is possible.
また、通常、噴霧する金属含有組成物の液滴が小さいと、金属基材上で自重が軽くまた表面張力が非常に大きくなるから球状になりやすくなり、均一に塗布しづらく、スプレー塗装は困難である。しかし、本発明の金属含有組成物によれば、溶剤及び分散剤を含有することによって、スラリーの表面張力を下げることができ、金属基材との接触角を一定角度以下にすることで、金属基材上で球状になることなく、コーティングすることが可能である。 In general, if the droplets of the metal-containing composition to be sprayed are small, the weight of the metal-containing composition is light and the surface tension becomes very large, so it tends to be spherical, difficult to apply uniformly, and spray coating is difficult. It is. However, according to the metal-containing composition of the present invention, the surface tension of the slurry can be lowered by containing the solvent and the dispersant, and the contact angle with the metal substrate can be reduced to a certain angle or less. It is possible to coat without becoming spherical on the substrate.
さらに、塗膜の膜厚を大きくするためには、金属基材への塗装量を増やす必要があるが、塗装量を増やすと、塗装した金属含有組成物が垂れやすくなるという問題がある。しかし、本発明の金属含有組成物によれば、スラリー粘度が粘度測定装置レオメーターによるずり速度0.1[sec−1]における粘度η0.1及び1000[sec−1]における粘度η1000により算出されるTI値(チクソトロピーインデックス)η0.1/η1000が5〜30であることによって、厚塗りをしても金属基材に塗布した金属含有組成物が垂れないため、塗装量を増やして塗膜の膜厚を大きくすることができるという利点がある。 Furthermore, in order to increase the film thickness of the coating film, it is necessary to increase the coating amount on the metal substrate, but when the coating amount is increased, there is a problem that the coated metal-containing composition tends to sag. However, according to the metal-containing composition of the present invention, the viscosity eta 1000 slurry viscosity in the viscosity eta 0.1 and 1000 [sec -1] in shear rate 0.1 [sec -1] by viscosity measuring device rheometer Since the calculated TI value (thixotropy index) η 0.1 / η 1000 is 5 to 30, the metal-containing composition applied to the metal substrate does not drip even when thickly applied, so the coating amount is increased. There is an advantage that the film thickness of the coating film can be increased.
以下に、本発明を実施するための形態を説明する。 Below, the form for implementing this invention is demonstrated.
本発明の金属含有組成物に含有する金属粒子としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、銅、錫、インジウム、亜鉛、クロム、鉄及びマンガンからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属粒子を含有することが好ましい。 The metal particles contained in the metal-containing composition of the present invention are, for example, 1 selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, ruthenium, nickel, copper, tin, indium, zinc, chromium, iron and manganese. It is preferable to contain seeds or two or more kinds of metal particles.
金属粒子は、平均粒径(直径)D50が0.4〜10μmであり、好ましくは0.5〜6μm、より好ましくは0.6〜3μmである。平均粒径(直径)D50が10μmをこえると、薄い塗膜が得られず膜の平滑さもなくなり、0.4μm未満であることによりスラリーの凝集が発生し易く、塗装膜で突起やボイドの発生に繋がる。 The metal particles have an average particle diameter (diameter) D 50 of 0.4 to 10 μm, preferably 0.5 to 6 μm, and more preferably 0.6 to 3 μm. When the average particle diameter (diameter) D 50 exceeds 10 μm, a thin coating film cannot be obtained, and the smoothness of the film is lost. If the average particle diameter (diameter) D 50 is less than 0.4 μm, agglomeration of slurry tends to occur, It leads to outbreak.
金属粒子の平均粒径D50は、日機装株式会社のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置マイクロトラックMT3000を使用して測定した。 The average particle diameter D 50 of the metal particles was measured using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus Microtrac MT3000 manufactured by Nikkiso Co., Ltd..
効率よく塗膜を形成するためには、目標とする膜厚に対して1/3以下の平均粒径を持つ粉末を選択することが好ましい。 In order to form a coating film efficiently, it is preferable to select a powder having an average particle size of 1/3 or less of the target film thickness.
金属粒子としては、膜厚のバラつきを制御するために、粒径の揃った単分散性のものを使用することが好ましい。本発明において「単分散性」とは、最大粒径D100/平均粒径D50が4以下であるものをいう。金属粒子の最大粒径D100/平均粒径D50は4以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、さらに好ましくは2以下である。金属粒子の最大粒径D100/平均粒径D50が4以下であることにより、膜の平滑さが得られる。 As the metal particles, it is preferable to use monodisperse particles having a uniform particle diameter in order to control the variation in film thickness. In the present invention, “monodispersity” means that the maximum particle diameter D 100 / average particle diameter D 50 is 4 or less. The maximum particle diameter D 100 / average particle diameter D 50 of the metal particles is preferably 4 or less, more preferably 3 or less, and still more preferably 2 or less. When the maximum particle size D 100 / average particle size D 50 of the metal particles is 4 or less, smoothness of the film can be obtained.
また、金属粒子は、単分散性のものとする観点から、平均粒径D50の2倍の粒子径より大きい粒子の頻度の合計値が12%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。 Further, from the viewpoint of monodisperse metal particles, the total frequency of particles having a particle diameter larger than twice the average particle diameter D 50 is preferably 12% or less, and 7% or less. More preferably, it is 5% or less.
金属含有組成物における金属粒子の含有量は、好ましくは45〜75質量%であり、より好ましくは50〜70質量%であり、さらに好ましくは55〜60質量%である。75質量%以下であればスラリー粘度の上昇が抑えられ、スプレーのノズルが詰まる事態を回避でき、45質量%以上であれば組成物のTI値の減少が抑えられ、塗布した液膜の垂れを防ぐことができる。 Content of the metal particle in a metal containing composition becomes like this. Preferably it is 45-75 mass%, More preferably, it is 50-70 mass%, More preferably, it is 55-60 mass%. If it is 75% by mass or less, the increase in slurry viscosity can be suppressed, and the situation where the spray nozzle is clogged can be avoided, and if it is 45% by mass or more, the decrease in the TI value of the composition can be suppressed. Can be prevented.
単分散性の金属粒子は、核となる金属超微粒子を所定量含有するコロイド溶液を予め用意し、この液に還元剤と金属塩溶液とを次々に加えることにより、微粒子表面に金属を析出成長させて作成することができる(例えば、特開平9−20903号公報)。 For monodispersed metal particles, a colloidal solution containing a predetermined amount of ultrafine metal particles that serve as nuclei is prepared in advance, and a reducing agent and a metal salt solution are added to this solution one after another, so that metal is deposited on the surface of the fine particles. (For example, JP-A-9-20903).
具体的には、例えば、粒径0.4μmの粒子作成時の核粒子含有量を1としたとき、粒径0.2μmの粒子作成に要する核粒子の含有量は8とすればよい。上記の金析出成長過程において、個々の核粒子について同条件で等方向的に析出成長反応が進むと考えられるから、均一粒径で球状の単分散粒子からなる金属微粉末を得ることが可能となる。 Specifically, for example, assuming that the content of core particles at the time of preparation of particles having a particle diameter of 0.4 μm is 1, the content of core particles required for preparation of particles having a particle diameter of 0.2 μm may be eight. In the above gold precipitation growth process, it is considered that the precipitation growth reaction proceeds in the same direction for the individual core particles under the same conditions, so that it is possible to obtain a metal fine powder composed of spherical monodisperse particles with a uniform particle size. Become.
本発明の金属含有組成物は、溶剤を含有することにより、金属基材とスラリーの液滴との接触角を下げることができる。これにより膜厚のバラつきを制御でき、好ましくは表面粗さ0.4μmに研磨されたSUS304板との接触角を20°以下とすることである。また、溶剤を含有することにより、乾燥性を調節することができる。 The metal-containing composition of the present invention can lower the contact angle between the metal substrate and the slurry droplets by containing a solvent. Thereby, the variation in film thickness can be controlled, and the contact angle with the SUS304 plate polished to a surface roughness of 0.4 μm is preferably 20 ° or less. Moreover, drying property can be adjusted by containing a solvent.
溶剤としては、汎用される有機溶剤が好ましく用いられ、例えば、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノンなどのケトン類;トルエン、キシレン及びテトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロプレングリコールモノエチルエーテル及びトリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及び上記グリコールエーテル類のエステル化物などのエステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール及びプロピレングリコールなどのアルコール類、パインオイル、ターピネオール、ジヒドロターピネオールなどのモノテルペンアルコール類等を挙げることができる。 As the solvent, commonly used organic solvents are preferably used. For example, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and tetramethylbenzene; methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, methyl carbitol , Glycol ethers such as butyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether and triethylene glycol monoethyl ether; ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether Acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol Esters such as alcohol monomethyl ether acetate and esterified products of the above glycol ethers; alcohols such as ethanol, propanol, ethylene glycol and propylene glycol; monoterpene alcohols such as pine oil, terpineol and dihydroterpineol; it can.
金属含有組成物における溶剤の含有量は、好ましくは23〜55質量%であり、より好ましくは30〜50質量%であり、さらに好ましくは40〜45質量%である。55質量%以下であればスラリーの固形分濃度が下がりを防ぎ、一度のスプレー塗装で得られる膜厚が薄くなることがないことから、目標膜厚目標膜厚までに必要な積層回数は増えず、スプレー塗装に長時間を要しない。23質量%以上であればスラリー粘度の上昇を防ぎ、スプレーのノズルが詰まる事態を回避できる。 Content of the solvent in a metal containing composition becomes like this. Preferably it is 23-55 mass%, More preferably, it is 30-50 mass%, More preferably, it is 40-45 mass%. If it is 55% by mass or less, the solid content concentration of the slurry is prevented from lowering, and the film thickness obtained by one spray coating does not become thin, so the number of laminations required until the target film thickness target film thickness does not increase , Spray painting does not take a long time. If it is 23 mass% or more, the increase in slurry viscosity can be prevented and the situation where the spray nozzle is clogged can be avoided.
また、本発明の金属含有組成物は、分散剤を含有することによっても、金属基材とスラリーの液滴との接触角を下げることができる。これにより膜厚のバラつきを制御でき、好ましくは表面粗さ0.4μmに研磨されたSUS304板との接触角を20°以下とすることである。 The metal-containing composition of the present invention can also reduce the contact angle between the metal substrate and the slurry droplets by containing a dispersant. Thereby, the variation in film thickness can be controlled, and the contact angle with the SUS304 plate polished to a surface roughness of 0.4 μm is preferably 20 ° or less.
分散剤としては、例えば、高級脂肪酸もしくはその塩、または界面活性剤が挙げられる。 Examples of the dispersant include higher fatty acids or salts thereof, and surfactants.
高級脂肪酸またはその塩としては、炭素数12〜60の高級脂肪酸の塩が好ましく、より好ましくは炭素数15〜40の高級脂肪酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン塩が挙げられる。 The higher fatty acid or a salt thereof is preferably a salt of a higher fatty acid having 12 to 60 carbon atoms, more preferably an alkali metal salt, alkaline earth metal salt or amine salt of a higher fatty acid having 15 to 40 carbon atoms.
更に、高級脂肪酸の塩は、高級脂肪酸の塩のほかに、高級脂肪酸及び/又は高級脂肪酸のエステルを含んでいてもよい。エステルを構成するアルコール残基は、炭素数2〜30であるのが好ましく、炭素数6〜20であるのが特に好ましい。残基は直鎖状でも、分岐状でも差し支えない。炭素数が異なるものの混合物であってもよい。 Furthermore, the salt of higher fatty acid may contain a higher fatty acid and / or an ester of higher fatty acid in addition to the salt of higher fatty acid. The alcohol residue constituting the ester preferably has 2 to 30 carbon atoms, and particularly preferably 6 to 20 carbon atoms. Residues can be linear or branched. A mixture of different carbon numbers may be used.
アルコール残基として、具体的には、例えば、セチルアルコール、ステアリルアルコール及びオレイルアルコール等の高級アルコールの残基を挙げることができる。 Specific examples of the alcohol residue include residues of higher alcohols such as cetyl alcohol, stearyl alcohol, and oleyl alcohol.
高級脂肪酸の塩は、前記の高級脂肪酸を中和及び/又は前記の高級脂肪酸エステルをケン化して得ることができる。この際、中和もしくはケン化されていない高級脂肪酸又は高級脂肪酸エステルが共存する部分中和物ないし部分ケン化物であってもよい。 A salt of a higher fatty acid can be obtained by neutralizing the higher fatty acid and / or saponifying the higher fatty acid ester. In this case, it may be a partially neutralized product or a partially saponified product in which a higher fatty acid or a higher fatty acid ester not neutralized or saponified coexists.
界面活性剤としては、公知の非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤が挙げられる。これらの中でも金属粉末の分散、また金属基材への濡れ性を良くするという観点から、非イオン性界面活性剤が好ましく、非イオン性のフッ素系界面活性剤がより好ましい。フッ素系界面活性剤としては、例えば、AGCセイミケミカル社のサーフロンS−611、サーフロンS−651、サーフロンS−386、DIC社のメガファックF559、F567が挙げられる。 Examples of the surfactant include known nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. Among these, a nonionic surfactant is preferable and a nonionic fluorine-based surfactant is more preferable from the viewpoint of improving dispersion of metal powder and wettability to a metal substrate. Examples of the fluorine-based surfactant include Surflon S-611, Surflon S-651 and Surflon S-386 manufactured by AGC Seimi Chemical Co., and Megafac F559 and F567 manufactured by DIC.
金属含有組成物における分散剤または界面活性剤の含有量は、0.1〜1.5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.8〜1.4であり、さらに好ましくは0.9〜1.2である。1.5質量%以下であればスラリー粘度の制御が可能であり、0.1質量%以上であれば基材にぬれずスプレー塗装ができない事態を回避できるからである。 The content of the dispersant or the surfactant in the metal-containing composition is preferably 0.1 to 1.5% by mass, more preferably 0.8 to 1.4, and still more preferably 0.9. ~ 1.2. This is because the slurry viscosity can be controlled when the content is 1.5% by mass or less, and the situation where spray coating cannot be performed without being wetted by the base material can be avoided when the content is 0.1% by mass or more.
本発明の金属含有組成物は、溶剤及び分散剤を含有することにより、金属基材との濡れ性を改善することができる。また、金属基材の種類に合わせて、これらの含有率を適宜変更することができる。 The metal-containing composition of the present invention can improve wettability with a metal substrate by containing a solvent and a dispersant. Moreover, according to the kind of metal base material, these content rates can be changed suitably.
本発明の金属含有組成物は、粘度測定装置レオメーターによるずり速度0.1[sec−1]における粘度η0.1及び1000[sec−1]における粘度η1000より算出されるTI値(チクソトロピーインデックス)η0.1/η1000が、5〜30であり、好ましくは15〜28であり、より好ましくは20〜25である。該TI値が5〜30であることにより、非平面形状の金属基材上に、好ましくは1〜50μmの範囲で、バラつきの少ない塗膜を形成できる。なお、本発明において前記TI値は、回転式粘度計として粘度測定装置レオメーターHAAKE RheoStress 3000を用い、JISK5600−2−3(1999年)に準拠して、温度25℃で測定された値である。 Metal-containing composition of the present invention, TI value calculated from viscosity eta 1000 in viscosity eta 0.1 and 1000 [sec -1] in a shear rate of 0.1 by the viscosity measuring apparatus rheometer [sec -1] (thixotropy Index) [eta] 0.1 / [eta] 1000 is 5-30, preferably 15-28, more preferably 20-25. When the TI value is 5 to 30, a coating film with little variation can be formed on a non-planar metal substrate, preferably in the range of 1 to 50 μm. In the present invention, the TI value is a value measured at a temperature of 25 ° C. according to JIS K5600-2-3 (1999) using a viscosity measuring device rheometer HAAKE RheoStress 3000 as a rotary viscometer. .
前記TI値を増加させる方法としては、例えば、金属組成物にチキソトロピー性をもつ樹脂を添加する方法、スラリーの固形分率を高める方法、増粘剤の使用等の方法が挙げられる。増粘剤はたとえば、ビックケミー社のBYK−410、BYK415、BYK430がある。TI値が高すぎると組成物のレベリング性が低下してしまい、噴霧した液滴が球状を保とうとし、濡れ広がらなくなる。 Examples of the method of increasing the TI value include a method of adding a resin having thixotropy to the metal composition, a method of increasing the solid content of the slurry, and a method of using a thickener. Examples of the thickener include BYK-410, BYK415, and BYK430 manufactured by BYK Chemie. If the TI value is too high, the leveling property of the composition is lowered, and the sprayed droplets try to keep a spherical shape, so that wetting and spreading do not occur.
前記樹脂としては、塗料用として使用されている樹脂を使用できる。その具体例としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、エチルセルロース樹脂、繊維素系樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂及びシリコン樹脂等を1種単独又は2種以上を組み合わせた非架橋のラッカータイプが挙げられる。また、例えば、前記樹脂などとアミノ樹脂、ポリイソシアネ−ト化合物、ブロック化ポリイソシアネ−ト化合物及びエポキシ化合物等の架橋剤と組み合わせた架橋硬化型樹脂などが挙げられる。また、前記樹脂のうち、チキソ性のあるエチルセルロース樹脂及びポリビニルブチラール樹脂が好ましい。 As said resin, the resin currently used for coating materials can be used. Specific examples thereof include, for example, an acrylic resin, a polyester resin, an alkyd resin, an ethyl cellulose resin, a fiber-based resin, a polyolefin resin, a chlorinated polyolefin resin, a fluororesin, a silicon resin, etc., alone or in combination of two or more. Non-crosslinked lacquer type is exemplified. Moreover, for example, a cross-linking curable resin combined with the above-mentioned resin and a cross-linking agent such as an amino resin, a polyisocyanate compound, a blocked polyisocyanate compound, and an epoxy compound can be used. Of the above resins, thixotropic ethyl cellulose resin and polyvinyl butyral resin are preferable.
また、前記樹脂は、機能性材料であってもよい。機能性材料として用いる樹脂としては、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線または電子線による放射線硬化型樹脂が挙げられる。さらに、熱硬化型樹脂と放射線硬化型樹脂とを組み合わせて、熱硬化型と放射線硬化型を併用することもできる。 The resin may be a functional material. Examples of the resin used as the functional material include a thermosetting resin and a radiation curable resin using ultraviolet rays or an electron beam. Further, a thermosetting resin and a radiation curable resin can be used in combination with a thermosetting resin and a radiation curable resin.
金属含有組成物における樹脂の含有量は、0.5〜4質量%であることが好ましく、より好ましくは0.6〜3.5質量%であり、さらに好ましくは1〜2質量%である。4質量%以下であればスラリー粘度の上昇が抑えられ、スプレーのノズルが詰まる事態を回避でき、0.5質量%以上であればスラリーのチキソ性の低下を防ぐことができ、塗装膜が垂れる事態を回避できる。 The resin content in the metal-containing composition is preferably 0.5 to 4% by mass, more preferably 0.6 to 3.5% by mass, and still more preferably 1 to 2% by mass. If it is 4% by mass or less, an increase in slurry viscosity can be suppressed and a situation where the spray nozzle is clogged can be avoided, and if it is 0.5% by mass or more, a decrease in the thixotropy of the slurry can be prevented and the coating film drips. The situation can be avoided.
本発明の金属含有組成物は、スラリーの固形分率が45質量%以上であることが好ましく、より好ましくは50質量%以上であり、さらに好ましくは55質量%以上である。また、通常75質量%以下であることが好ましい。 In the metal-containing composition of the present invention, the solid content of the slurry is preferably 45% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 55% by mass or more. Moreover, it is preferable that it is 75 mass% or less normally.
スラリーとは、液体に固体粒子を懸濁した液の総称である。固形分率が45質量%以上であれば、適度なTI値を有することにより、非平面形状の金属基材上に、膜厚1〜50μmの範囲で、バラつきの少ない表面被覆膜を形成することができるからである。 Slurry is a general term for liquids in which solid particles are suspended in a liquid. If the solid content is 45% by mass or more, a surface coating film with little variation is formed on a non-planar metal base material within a thickness range of 1 to 50 μm by having an appropriate TI value. Because it can.
本発明の金属含有組成物には、上記成分の他に、必要に応じて、種々の添加成分、例えば、消泡剤、各種添加剤及び体質顔料などを含有させることができる。 In addition to the above components, the metal-containing composition of the present invention may contain various additive components, for example, an antifoaming agent, various additives, and extender pigments as necessary.
消泡剤としては、公知のものを使用でき、例えば、シリコーン系、炭化水素系及びアクリル系等が挙げられる。 As an antifoamer, a well-known thing can be used, For example, a silicone type, a hydrocarbon type, an acrylic type etc. are mentioned.
各種添加剤としては、例えば、シラン系、チタネート系及びアルミナ系等のカップリング剤といった分散剤、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス、ジシアンジアミド(DICY)及びその誘導体、有機酸ヒドラジド、ジアミノマレオニトリル(DAMN)及びその誘導体、グアナミン及びその誘導体、メラミン及びその誘導体、アミンイミド(AI)並びにポリアミン等の潜在性硬化剤、アセチルアセナートZn及びアセチルアセナートCr等のアセチルアセトンの金属塩、エナミン、オクチル酸錫、第4級スルホニウム塩、トリフェニルホスフィン、イミダゾール、イミダゾリウム塩並びにトリエタノールアミンボレート等の熱硬化促進剤が挙げられる。 Examples of various additives include dispersants such as coupling agents such as silane, titanate and alumina, boron trifluoride-amine complex, dicyandiamide (DICY) and its derivatives, organic acid hydrazide, diaminomaleonitrile (DAMN). ) And derivatives thereof, guanamine and derivatives thereof, melamine and derivatives thereof, latent curing agents such as amine imide (AI) and polyamine, metal salts of acetylacetone such as acetylacetonate Zn and acetylacetonate Cr, enamine, tin octylate, Examples include quaternary sulfonium salts, triphenylphosphine, imidazole, imidazolium salts, and thermosetting accelerators such as triethanolamine borate.
体質顔料は、塗膜の物理的強度を上げるためのものであり、例えば、シリカ、硫酸バリウム、アルミナ、水酸化アルミニウム、タルク及びマイカ等が挙げられる。 The extender pigment is for increasing the physical strength of the coating film, and examples thereof include silica, barium sulfate, alumina, aluminum hydroxide, talc and mica.
上記成分及び必要に応じてその他の成分を所定割合で配合後混合され、必要に応じて三本ロール、ボールミルもしくはサンドミル等の混練手段、またはスーパーミキサーもしくはプラネタリーミキサー等の攪拌手段により混練または混合され、本発明の金属含有組成物が得られる。 The above ingredients and other ingredients as necessary are blended after mixing at a predetermined ratio, and if necessary, kneaded or mixed by a kneading means such as a three roll, ball mill or sand mill, or a stirring means such as a super mixer or planetary mixer. Thus, the metal-containing composition of the present invention is obtained.
本発明の金属含有組成物は、SUS304との接触角が20°以下であることが好ましく、15°以下であることがより好ましく、10°以下であることがさらに好ましい。20°以下であることにより、金属含有組成物の液が被覆体の表面にぬれ広がるためである。また通常25°以上である。金属含有組成物とSUS304との接触角は例えば、接触角計DMs−400(協和界面科学社)を用い液滴法により測定することができる。 The metal-containing composition of the present invention preferably has a contact angle with SUS304 of 20 ° or less, more preferably 15 ° or less, and even more preferably 10 ° or less. This is because the liquid of the metal-containing composition wets and spreads on the surface of the covering when the angle is 20 ° or less. Moreover, it is usually 25 ° or more. The contact angle between the metal-containing composition and SUS304 can be measured, for example, by a droplet method using a contact angle meter DMs-400 (Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
金属含有組成物とSUS304との接触角を20°以下とする方法としては、例えば、低表面張力の溶剤及び分散剤、界面活性剤の含有量を調整する、基材の表面プラズマ/UV処理、表面ブラスト処理が挙げられる。 Examples of the method for setting the contact angle between the metal-containing composition and SUS304 to 20 ° or less include, for example, a surface plasma / UV treatment of a substrate for adjusting the content of a low surface tension solvent and dispersant, and a surfactant. Surface blasting can be mentioned.
スプレー塗装の手段としては、例えば、静電スプレー噴霧装置、エアースプレー噴霧装置及びエアレススプレー噴霧装置等が挙げられる。 Examples of the spray coating means include an electrostatic spray spray device, an air spray spray device, and an airless spray spray device.
スプレー塗装に使用するスプレーノズルとしては、二流体噴射弁をもつ方式のものが好ましい。特にエアーアシスト方式により旋回させた圧縮空気の旋回気流の中心に、塗布材を噴出する方式が好ましい。また、スプレー噴霧条件は適宜設定することができる。 As a spray nozzle used for spray coating, a system having a two-fluid injection valve is preferable. In particular, a method of ejecting the coating material to the center of the swirling airflow of compressed air swirled by the air assist method is preferable. The spraying conditions can be set as appropriate.
上述したスプレー塗装の方式による塗装が好ましいのは、塗出材の液滴を微粒化することが可能になり、被覆体上に1〜50μmの塗膜形成、かつ均一に塗膜することが可能となり、さらに気流の回り込み効果により、非平面形状の金属基材の影の部分、凹凸部、または端部にも均一の膜厚で被覆膜を形成できるからである。 The above-mentioned spray coating method is preferable because it allows the droplets of the coating material to be atomized, and enables the formation of a 1-50 μm coating film on the coated body and a uniform coating film. In addition, the coating film can be formed with a uniform film thickness on the shadowed portion, the uneven portion, or the end portion of the non-planar metal base material due to the wraparound effect of the airflow.
本発明の金属含有組成物を用いてスプレー塗装することにより、金属基材上に形成される金属薄膜の厚みは、1〜50μmであることが好ましく、5〜30μmであることがより好ましく、8〜25μmであることがさらに好ましい。膜厚の測定は、SIIナノテク社の蛍光X線膜厚計SFT−110を使用した。 By spray coating using the metal-containing composition of the present invention, the thickness of the metal thin film formed on the metal substrate is preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 30 μm, and 8 More preferably, it is ˜25 μm. The film thickness was measured using a fluorescent X-ray film thickness meter SFT-110 manufactured by SII Nanotech.
また、前記金属薄膜の膜厚を10点測定し、その算術平均値(平均値)を算出した際、下記式により表わされる厚みのバラつきが、平均値から±6%以内であることが好ましい。
厚みのバラつき(%)=厚みの測定値の標準偏差/厚みの平均値×100%
Further, when the thickness of the metal thin film is measured at 10 points and the arithmetic average value (average value) is calculated, the thickness variation represented by the following formula is preferably within ± 6% from the average value.
Thickness variation (%) = standard deviation of thickness measurement value / average thickness value × 100%
また、本発明の金属含有組成物を用いて金属基板上に形成した塗膜は、焼成してもよい。該塗膜を焼成することによって、添加した樹脂を溶かして、消失させることができる。焼成温度は、通常含有する金属の融点の2/3程度であることが多い。たとえばニッケルや白金の場合は、焼成温度は800℃以上が好ましく、より好ましくは800℃〜1400℃、さらに好ましくは1000℃〜1200℃である。緻密な金属膜を得ることが出来る。 Moreover, you may bake the coating film formed on the metal substrate using the metal containing composition of this invention. By baking the coating film, the added resin can be dissolved and lost. The firing temperature is often about 2/3 of the melting point of the metal normally contained. For example, in the case of nickel or platinum, the firing temperature is preferably 800 ° C. or higher, more preferably 800 ° C. to 1400 ° C., and still more preferably 1000 ° C. to 1200 ° C. A dense metal film can be obtained.
また、焼成時間は、通常30分以上であることが好ましく、より好ましくは1〜48時間、さらに好ましくは1〜12時間である。 Moreover, it is preferable that baking time is 30 minutes or more normally, More preferably, it is 1 to 48 hours, More preferably, it is 1 to 12 hours.
本発明の金属含有組成物をスプレー塗装する金属基材としては、例えば、鉄及びステンレス等の鉄系金属、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、並びにそれらの合金等の非鉄金属が挙げられる。該鉄系基材としては特に限定されず、例えば、冷延鋼板、熱延鋼板及びステンレス鋼板等を挙げることができる。 Examples of the metal substrate on which the metal-containing composition of the present invention is spray-coated include ferrous metals such as iron and stainless steel, and non-ferrous metals such as aluminum, magnesium, zinc, and alloys thereof. It does not specifically limit as this iron-type base material, For example, a cold-rolled steel plate, a hot-rolled steel plate, a stainless steel plate, etc. can be mentioned.
前記非鉄金属基材としては特に限定されず、例えば、アルミニウム鋼板、亜鉛鋼板、マグネシウム合金、アルミニウム−亜鉛合金、亜鉛−ニッケルメッキ鋼板、亜鉛−クロムメッキ鋼板及び亜鉛−マグネシウムメッキ鋼板等を挙げることができる。金属基材である被塗物としては、例えば、電化製品、自動車部品(例えば、アルミニウムホイール等)、建材、構造物(例えば、タービンブレード)及び事務機器等が挙げられる。前記金属基材は平面形状であってもよく、非平面形状であってもよい。 The non-ferrous metal substrate is not particularly limited, and examples thereof include an aluminum steel plate, a zinc steel plate, a magnesium alloy, an aluminum-zinc alloy, a zinc-nickel plated steel plate, a zinc-chromium plated steel plate, and a zinc-magnesium plated steel plate. it can. Examples of the object to be coated that is a metal substrate include electrical appliances, automobile parts (for example, aluminum wheels), building materials, structures (for example, turbine blades), and office equipment. The metal substrate may have a planar shape or a non-planar shape.
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example further demonstrate this invention, this invention is not restrict | limited to the following example.
以下の実施例及び比較例において、金属粒子の平均粒径D50は、日機装株式会社製のレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置マイクロトラックMT3000を用いて、測定した。金属含有組成物のTI値は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製のレオメーターHAAKE RheoStress 3000を用いて、測定した。また、金属含有組成物と金属基材との接触角は、液滴の側面から撮った写真から接線法(http://www.sanyo−kruss.com/qa/products01.htmlを参考)で測定した。 In the following Examples and Comparative Examples, the average particle diameter D 50 of the metal particles, using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus Microtrac MT3000 manufactured by Nikkiso Co., Ltd. was measured. The TI value of the metal-containing composition was measured using a rheometer HAAKE RheoStress 3000 manufactured by Thermo Fisher Scientific. The contact angle between the metal-containing composition and the metal substrate is measured by a tangent method (refer to http://www.sanyo-kruss.com/qa/products01.html) from a photograph taken from the side of the droplet. did.
[実施例1]
まず、1次配合として、ボールミルを使用して、平均粒径D50が0.6μmであり、D100/D50が2.1(D50=0.6、D100=1.3)であるニッケル粉末100gを、溶媒として、アルキルベンゼン30.0質量%、ブチルジグリコールアセテート12.0質量%、ターピネオール18.0質量%に分散させた。さらに、分散剤としての界面活性剤として高級脂肪酸であるイソステアリン酸1.0質量%添加し、3φmmのアルミナビーズを5倍量使用し、20時間かけて1次配合物を分散した。
[Example 1]
First, using a ball mill as a primary blend, the average particle diameter D 50 is 0.6 μm, and D 100 / D 50 is 2.1 (D 50 = 0.6, D 100 = 1.3). 100 g of certain nickel powder was dispersed in 30.0% by mass of alkylbenzene, 12.0% by mass of butyl diglycol acetate, and 18.0% by mass of terpineol as a solvent. Further, 1.0% by mass of isostearic acid, which is a higher fatty acid, was added as a surfactant as a dispersant, and 5 times the amount of 3φ mm alumina beads was used to disperse the primary compound over 20 hours.
さらに、2次配合として、樹脂(バインダとも言う)として、ニッケル粉末に対して外掛けで、エチルセルロース(エトセル・STD4、The Dow Chemecial Company社製)1.5質量%、可塑剤としてフタル酸ジオクチル(以下、DOP)0.3質量%を1次配合物に添加し、さらにボールミルを15時間かけて分散した。得られたスラリーを粘度測定装置レオメーターHAAKE RheoStress 3000で測定した。ずり速度0.1[sec−1]における粘度値η0.1は3840[mPa・s]、1000[sec−1]における粘度値η1000は150[mPa・s]であり、TI値(η0.1/η1000)は26であった。金属含有組成物と金属基材との接触角は、20°であった。
[実施例2]
まず、1次配合として、ボールミルを使用して、平均粒径D50が0.7μmであり、D100/D50が2.5(D50=0.7、D100=1.8)である白金粉末100gを、外掛けで溶媒として、アルキルベンゼン30.0質量%、ブチルジグリコールアセテート12.0質量%、ターピネオール18.0質量%及びエタノール20.0質量%の混合溶剤に分散させた。さらに、分散剤としての界面活性剤1.0質量%を添加し、3φmmのアルミナビーズを5倍量使用し、20時間かけて1次配合物を分散した。
Furthermore, as a secondary compound, as a resin (also referred to as a binder), 1.5% by mass of ethyl cellulose (Ethocel STD4, manufactured by The Dow Chemical Company) as an external coating with respect to nickel powder, dioctyl phthalate (plasticizer) Hereinafter, 0.3% by mass of DOP was added to the primary blend, and the ball mill was further dispersed for 15 hours. The obtained slurry was measured with a viscosity measuring device rheometer HAAKE RheoStress 3000. The viscosity value η 0.1 at a shear rate of 0.1 [sec −1 ] is 3840 [mPa · s], the viscosity value η 1000 at 1000 [sec −1 ] is 150 [mPa · s], and the TI value (η 0.1 / η 1000 ) was 26. The contact angle between the metal-containing composition and the metal substrate was 20 °.
[Example 2]
First, using a ball mill as a primary blend, the average particle diameter D 50 is 0.7 μm, and D 100 / D 50 is 2.5 (D 50 = 0.7, D 100 = 1.8). 100 g of a certain platinum powder was dispersed as a solvent in a mixed solvent of 30.0% by mass of alkylbenzene, 12.0% by mass of butyl diglycol acetate, 18.0% by mass of terpineol and 20.0% by mass of ethanol. Furthermore, 1.0% by mass of a surfactant as a dispersant was added, and 5 times the amount of 3φ mm alumina beads was used, and the primary compound was dispersed over 20 hours.
さらに、2次配合として、樹脂として、白金粉末に対して外掛けで、エチルセルロース(エトセル・STD4、The Dow Chemecial Company社製)1.5質量%、可塑剤としてDOP0.3質量%、を1次配合物に添加し、さらにボールミルを15時間かけて分散した。得られたスラリーを粘度測定装置レオメーターHAAKE RheoStress 3000で測定した。ずり速度0.1[sec−1]における粘度値η0.1は1010[mPa・s]、1000[sec−1]における粘度値η1000は190[mPa・s]であり、TI値(η0.1/η1000)は5であった。金属含有組成物と金属基材との接触角は、10°であった。 In addition, as a secondary compound, ethyl cellulose (Ethocel STD4, manufactured by The Dow Chemical Company) 1.5% by mass and DOP 0.3% by mass as a plasticizer are primary for resin as an external coating on platinum powder. It was added to the blend and further a ball mill was dispersed over 15 hours. The obtained slurry was measured with a viscosity measuring device rheometer HAAKE RheoStress 3000. The viscosity value η 0.1 at a shear rate of 0.1 [sec −1 ] is 1010 [mPa · s], the viscosity value η 1000 at 1000 [sec −1 ] is 190 [mPa · s], and the TI value (η 0.1 / η 1000 ) was 5. The contact angle between the metal-containing composition and the metal substrate was 10 °.
実施例3〜10及び比較例1〜7は、金属粒子及び配合比の異なる以外は実施例1と同様の工程でスラリーを分散し、測定を実施した。金属粒子の種類、配合比、固形分率、TI値、金属含有組成物と金属基材との接触角は表1及び表2に示す。 In Examples 3 to 10 and Comparative Examples 1 to 7, the slurry was dispersed in the same process as in Example 1 except that the metal particles and the blending ratio were different, and measurement was performed. Tables 1 and 2 show the type, blending ratio, solid content, TI value, and contact angle between the metal-containing composition and the metal substrate.
実施例1〜10及び比較例1〜7で調製した金属含有組成物を用いて、以下の条件により塗装した。また、得られた塗膜を下記の条件により評価した。その結果を表1及び表2に示す。表1及び表2のスプレー塗装項目欄において「―」とは、塗膜が形成できなかったことを示す。 Using the metal-containing compositions prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7, coating was performed under the following conditions. Moreover, the obtained coating film was evaluated on condition of the following. The results are shown in Tables 1 and 2. In the spray coating item column of Table 1 and Table 2, “-” indicates that a coating film could not be formed.
[塗装条件]
実施例1〜10及び比較例1〜7で調製した金属含有組成物を、スプレー噴霧装置を用いて、SUS304製の汎用撹拌翼3枚羽根を有するプロペラに、それぞれスプレー塗装した。噴霧条件は、ノードソン製スワールIIノズルを取り付けた薄膜塗布小型装置を使用し、シリンジ圧力9.6kpa、ニードル開度0.12mm、ノズル距離90mm、ガン速度X33mm/s、ガン速度Y5mm/s、OFFSET1.5mm、パルスタイム50/50msec、パルスエアー(Air)0.15Mpa、パルスエアー(旋回流)0.1Mpa、次の積層待機時間10secで実施した。スプレー塗装終了後、150℃の恒温槽に試料を投入し、15分間乾燥させた。
[Coating conditions]
The metal-containing compositions prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 7 were each spray-coated on a propeller having three general-purpose stirring blades made of SUS304 using a spray spray device. The spraying conditions were as follows: a thin film coating small apparatus equipped with a Nordson swirl II nozzle, syringe pressure 9.6 kpa, needle opening 0.12 mm, nozzle distance 90 mm, gun speed X33 mm / s, gun speed Y5 mm / s, OFFSET1 0.5 mm, pulse time 50/50 msec, pulse air (Air) 0.15 Mpa, pulse air (swirl flow) 0.1 Mpa, and the next lamination waiting time 10 sec. After the spray coating was completed, the sample was put into a constant temperature bath at 150 ° C. and dried for 15 minutes.
前記塗装により得られた塗膜の積層膜厚は、蛍光X線膜厚計で測定した。 The laminated film thickness of the coating film obtained by the coating was measured with a fluorescent X-ray film thickness meter.
[スプレー塗装の評価]
(1)膜厚
前記塗装により得られた塗膜の膜厚は、蛍光X線膜厚計で測定した。
(2)膜厚のバラつき
塗膜の膜厚を20点測定してその平均値を算出し、下記式により厚みのバラつきを求めた。
厚みのバラツキ(%)=厚みの測定値の標準偏差/厚みの平均値×100%
[Evaluation of spray painting]
(1) Film thickness The film thickness of the coating film obtained by the coating was measured with a fluorescent X-ray film thickness meter.
(2) Film thickness variation The film thickness of the coating film was measured at 20 points, the average value was calculated, and the thickness variation was determined by the following formula.
Thickness variation (%) = standard deviation of measured thickness value / average thickness value × 100%
表1及び表2に示すように、実施例1〜10においては、平均粒径D50が0.4〜10μmである金属粒子を金属含有組成物に含有させることによって、スラリー物性をスプレー噴霧可能に調整することができ、一定の膜厚で金属基材に対するスプレー塗装が可能となった。 As shown in Table 1 and Table 2, in Examples 1 to 10, by the inclusion of metal particles having an average particle diameter D 50 is 0.4~10μm the metal-containing composition, the slurry properties spray sprayable It was possible to adjust to a metal substrate with a constant film thickness.
また、実施例1〜10においては、金属含有組成物に溶剤及び分散剤を含有することによって、スラリーの表面張力を下げることができ、スラリーと金属基材との接触角が20°以下にすることで、スラリーの液滴が金属基材上で球状を維持せず濡れ広がることによって、コーティング可能となった。 Moreover, in Examples 1-10, by containing a solvent and a dispersing agent in a metal containing composition, the surface tension of a slurry can be lowered | hung and the contact angle of a slurry and a metal base material shall be 20 degrees or less. As a result, the slurry droplets spread on the metal substrate without maintaining a spherical shape, thereby enabling coating.
また、実施例1〜10においては、スラリー粘度がレオメータによるずり速度0.1[sec−1]と1000[sec−1]での粘度測定値により算出されるTI値が5〜30であることによって、厚塗りをしても塗布した金属含有組成物が垂れず、十分な膜厚の塗膜が得られた。 In Examples 1-10, it TI value slurry viscosity is calculated by viscosity measurements at shear rate 0.1 [sec -1] and 1000 [sec -1] by rheometer is 5-30 As a result, the coated metal-containing composition did not sag even after thick coating, and a coating film with sufficient film thickness was obtained.
一方、比較例1〜2の金属含有組成物を用いて10回積層した。塗装条件は、塗装回数を除いて実施例1と同様である。比較例1〜2においては、TI値が30を上回り、スラリーと金属基材との接触角が20°より大きくなった。そのため、スラリーの液滴が金属基材上で球状を維持してしまい、コーティングすることができなった。 On the other hand, it laminated | stacked 10 times using the metal containing composition of Comparative Examples 1-2. The coating conditions are the same as in Example 1 except for the number of coatings. In Comparative Examples 1 and 2, the TI value exceeded 30 and the contact angle between the slurry and the metal substrate was greater than 20 °. For this reason, the slurry droplets maintained a spherical shape on the metal substrate and could not be coated.
比較例3の金属含有組成物を用いて50回積層した。塗装条件は、塗装回数を除いて実施例1と同様である。積層膜厚及び膜厚のバラつきは、実施例1と同様に測定した。TI値が5を下回った結果、塗液の垂れがあり、得られた膜厚のバラツキが26%と大きかった。 The metal-containing composition of Comparative Example 3 was laminated 50 times. The coating conditions are the same as in Example 1 except for the number of coatings. The laminated film thickness and the film thickness variation were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the TI value being less than 5, there was dripping of the coating liquid, and the obtained film thickness variation was as large as 26%.
比較例4の金属含有組成物を用いて50回積層した。塗装条件は、塗装回数を除いて実施例1と同様である。積層膜厚及び膜厚のバラつきは、実施例1と同様に測定した。TI値が5を下回った結果、塗液の垂れがあり、得られた膜厚のバラツキが37%と大きかった。 The metal-containing composition of Comparative Example 4 was laminated 50 times. The coating conditions are the same as in Example 1 except for the number of coatings. The laminated film thickness and the film thickness variation were measured in the same manner as in Example 1. As a result of the TI value being less than 5, there was dripping of the coating liquid, and the obtained film thickness variation was as large as 37%.
比較例5の金属含有組成物を用いて50回積層した。塗装条件は、塗装回数を除いて実施例1と同様である。積層膜厚及び膜厚のバラつきは、実施例1と同様に測定した。平均粒径が0.4μmを下回り、細かく粗粉が存在する粉末であるため、塗膜に突起とボイドがあり、得られた膜厚のバラツキが52%と大きかった。 The metal-containing composition of Comparative Example 5 was laminated 50 times. The coating conditions are the same as in Example 1 except for the number of coatings. The laminated film thickness and the film thickness variation were measured in the same manner as in Example 1. Since the average particle size was less than 0.4 μm and fine powder existed, the coating film had protrusions and voids, and the obtained film thickness variation was as large as 52%.
比較例6の金属含有組成物を用いて50回積層した。塗装条件は、塗装回数を除いて実施例1と同様である。積層膜厚及び膜厚のバラつきは、実施例1と同様に測定した。塗液の垂れがあり、膜厚のバラツキが25%と大きかった。これは固形分率が43質量%と低く、組成物の粘度が下がり、TI値も5を下回ったためと考えられる。 The metal-containing composition of Comparative Example 6 was laminated 50 times. The coating conditions are the same as in Example 1 except for the number of coatings. The laminated film thickness and the film thickness variation were measured in the same manner as in Example 1. There was dripping of the coating liquid, and the variation in film thickness was as large as 25%. This is probably because the solid content was as low as 43% by mass, the viscosity of the composition was lowered, and the TI value was also less than 5.
比較例7の金属含有組成物を用いた場合、塗装条件は、実施例1と同様にしたところ、組成物の粘度が高すぎたためノズルの閉塞が発生し、スプレー塗装ができなかった。これは、金属成分の固形分率が79質量%と高く、組成物の粘度が上がったためと考えられる。 When the metal-containing composition of Comparative Example 7 was used, the coating conditions were the same as in Example 1. As a result, the viscosity of the composition was too high, resulting in nozzle clogging, and spray coating was not possible. This is presumably because the solid content of the metal component was as high as 79% by mass and the viscosity of the composition was increased.
分散材のイソステアリン酸をステアリン酸、あるいはイソステアリン酸アルコール、イソパルミチルアルコール、パーフルオロアルキル基を有する界面活性剤に変えても実施例1と同様の結果が得られた。 The same results as in Example 1 were obtained even when the isostearic acid of the dispersion was changed to stearic acid, or isostearic alcohol, isopalmityl alcohol, or a surfactant having a perfluoroalkyl group.
本発明の金属含有組成物は、金属基材に対するスプレー塗装に用いることができ、特に非平面形状の金属基材に対する表面コーティングとして用いることができる。さらに、高温(1000℃以上)の場合は船舶、航空機、ごみ焼却炉等のタービン分野、低温の場合はエレクトロニクス分野や一般塗装分野のスプレー塗装に利用できる。 The metal-containing composition of the present invention can be used for spray coating on a metal substrate, and particularly as a surface coating for a non-planar metal substrate. Furthermore, it can be used for spray coating in the fields of turbines such as ships, airplanes, and garbage incinerators at high temperatures (1000 ° C. or higher), and in the electronics field and general coating fields at low temperatures.
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