JPH0611673B2 - 基板表面処理剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は基板表面処理剤に関し、更に詳しくは珪酸アン
モニウム及びコロイダルシリカを含有し、更に、それら
の硬化剤を添加してなる基板表面処理剤に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来から使用されている基板表面処理剤は有機物で構成
されており、無機物の基板表面処理剤は基板との密着性
が悪く、特に珪酸カルシウム板等にその傾向がある。例
えば、特開昭50−127930号公報、特開昭50−127932号公
報、特開昭50−127933号公報、特開昭50−157423号公報
には、コロイダルシリカ、珪酸塩に燐酸塩を硬化剤とす
る硬化性無機質組成物が開示されている。しかし、無機
質の基板表面処理剤として使用する場合、基板と無機質
基板表面処理剤の間で凝集破壊が生じ、密着性が有機物
の基板表面処理剤に比較して劣るとされ、無機質の基板
表面処理剤の改良品が望まれている。

［発明が解決しようとする課題］ 珪酸アンモニウム及びコロイダルシリカを結合剤とした
場合、硬化剤にリン酸アルミニウム及びリン酸塩（カル
シウム、マグネシウム、珪素）等を添加すると急激な硬
化反応を起こし、基板表面処理剤に必要な可使時間を得
ることが困難であり、できたとしても耐熱水性及び耐水
性が得られない。また、上記公報に記載されている無機
組成物は塗料に関するもので、基板表面処理剤としての
使用用途ではない。

基板表面処理剤は基板と塗料の密着性を向上する目的で
使用されており、塗料を塗装する際には、一般に基板表
面処理剤を予め使用することが通例となっている。表面
状態の悪い基板に表面処理剤の厚めに塗布した場合、基
板に平滑性を付与するため、基板表面処理剤の塗膜を研
磨して基板表面に平滑性を与える必要がある。

また、基板表面処理剤の塗膜強度が高過ぎると研磨作業
能率が低下し、また、塗膜強度が低過ぎると塗膜の付着
強度が低下するので、基板表面処理剤の研磨性、塗膜の
接着強度等には適性範囲内とする必要がある。

一般的な基板表面処理剤は有機系バインダーを使用した
ものが多く、無機系バインダーを使用したものは少な
い。これは基板と有機系バインダーの間では凝集破壊が
起こりにくいが、基板と無機系バインダー（水系バイン
ダー）の間では凝集破壊が起こり易いためであり、その
ために水系バインダー使用の基板表面処理剤は非常に少
ない。

従って、本発明の目的は安定性、耐水性、耐熱性、密着
性及び塗膜強度に優れ、特に被塗剤吸い込みムラ防止並
びに耐熱水性に優れた塗膜を形成し得る基板表面処理剤
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は全固形分の５５〜７０重量％の骨材、固
形分で３〜２０重量％の珪酸アンモニウム、結合剤とし
て固形分で１〜１５重量％のコロイダルシリカ及び硬化
剤としてメタリ酸アルミニウムＡ型１〜１０重量％を含
有してなることを特徴とする基板表面処理剤に係る。

更に、本発明は全固形分の５５〜７０重量％の骨材、固
形分で３〜２０重量％の珪酸アンモニウム、結合剤とし
て固形分で１〜１５重量％のコロイダルシリカ並びに固
形分で２〜８重量％の有機エマルジョン、及び硬化剤と
してメタリン酸アルミニウムＡ型１〜１０重量％を含有
してなることを特徴とする基板表面処理剤に係る。

［作用］ 本発明による基板表面処理剤は基板との間の凝集破壊を
生じ難くし、基板との密着性を向上させたものである。
基板表面処理剤の乾燥は自然乾燥でも必要強度は得られ
るが、８０〜１００℃で２０分間程度乾燥することでよ
り優れた基板表面処理剤塗膜の特性が得られる。

また、通常の無機質塗料は骨材の比重が高く、それによ
って骨材とバインダーの分離が生じ易く、ケーキングの
発生が起こり易い。従って、このケーキングを防止する
ために、本発明の基板表面処理材では骨材として雲母ま
たは粘土を併用することが望ましい。

全固形分の５５〜７０重量％の骨材に珪酸アンモニウム
３〜２０重量％（固形分として）とコロイダルシリカ１
〜１５重量％（固形分として）またはコロイダルシリカ
１〜１５重量％（固形分として）及び有機エマルジョン
３〜１０重量％（固形分として）を結合剤として、メタ
リン酸アルミニウムＡ型を５０％以上含有するメタリン
酸アルミニウムとして１〜１０重量％を硬化剤として用
いる本発明の基板表面処理剤は水系バインダーの水分が
蒸発して生ずる気候の部分を埋めることが可能となり基
板表面処理剤に必要とされる吸い込みムラを防止するこ
とが可能となる。

珪酸アンモニウムについて 市販されている珪酸アンモニウムは４級珪酸アンモニウ
ムであり、アルカリ金属を含まないので耐エフロレッセ
ンス性（塗膜の表面に白い粉を吹き出すようになる現
象）があり、バインダーとしての結合力が大である。４
級珪酸アンモニウムの添加量は３〜２０重量％（固形分
として）が好ましく、３重量％未満では塗膜強度が弱
く、耐熱水性を向上させる効果が得られない。また、２
０重量％を越えると塗膜強度が大きすぎて塗膜の研磨作
業が非常に困難となる。

コロイダルシリカについて 本発明においてバインダーとして用いられるコロイダル
シリカとは無水珪酸（ＳｉＯ_２）の超微粒子の水中に分
散させたものである。これは商品名スノーテックス（日
産化学社勢）等として一般に市販されていて、分散質で
ある無水珪酸の粒子の大きさが１〜１００μｍ程度のも
のである。また、市販されているコロイダルシリカは固
形分２０〜３０％程度で０．７％以下のＮａ_２Ｏを含も
のである。本発明においては通常以上のようなコロイダ
ルシリカのうち、pHが８〜１０のアルカリ安定化された
コロイダルシリカが用いられる。コロイダルシリカの添
加量は１〜１５重量％（固形分として）である。コロイ
ダルシリカの添加量が１重量％未満であると、耐水性を
向上される効果が得られない。また、１５重量％を超え
ると塗膜強度が増大し、基板処理剤の表面加工性が劣
る。

有機エマルジョンについて 有機エマルジョンとしては酢酸ビニル系エマルジョン、
アクリル系エマルジョン等を使用することができる。有
機エマルジョンの添加量は２〜８重量％（固形分とし
て）が好ましく、２重量％未満では水系バインダーの蒸
発による連続気孔を防止できない。また、８重量％を越
えると、３００℃加熱により塗膜が変色する。

骨材について 基板表面処理剤に含まれる無機質骨材としてはシリカ、
アルミナ、ジルコン質、酸化チタン、シャモット質、合
成雲母、天然雲母及び粘土よりなる群から選択された無
機質骨材から構成され、その粒度構成も最密充填により
なり得る粒度構成に配合されている。

しかし、その最大粒径は１５０μｍ以下に限定されてい
る。また、基板表面処理剤のケーキング防止及び再分散
性を良くするため骨材として粘土及び／または雲母を使
用することを必須とする。

粘土及び雲母は結合剤を吸収して膨潤する。無機質骨材
は比重も大きく、且つ粒度構成も最密充填になるように
構成されているため、ケーキングし易い無機質骨材で構
成されている。しかし、粘土及び雲母が結合剤を吸収
し、膨潤されるため、無機質骨材が沈澱しても最密充填
とならず、ケーキング防止効果を発揮し得る基板表面処
理剤が得られる。

骨材の使用量は全固形分の５５〜７０重量％である。骨
材の使用量が５５重量％未満であると、骨材の比重が
２．０〜２．８と高いため、骨材量が少なく、不均一な
塗膜となり、基板表面処理剤としての効果が得られな
い。また、７０重量％を超えると塗料の粘度が増大し、
均一な塗膜が得られない。

硬化剤について メタリン酸アルミニウムＡ型は、各種のリン酸アルミニ
ウムの熱処理（加熱温度と加熱時間）によって生成する
ことが可能である。従来市販のメタリン酸アルミニウム
はＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ型の５種類が混在しており、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ型の４種類は直鎖型であるが、Ａ型は環状型
であり、他の１種類とは異質な特性を有している。Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ型の４種類はコロイダルシリカ及び珪酸アン
モニウムと反応して即硬化反応を起こし、基板表面処理
剤として必要な可使時間が得られなかった。しかし、メ
タリン酸アルミニウムＡ型を５０％以上、好ましくは９
０％以上含有するメタリン酸アルミニウムを使用しれ
ば、基板表面処理剤として必要な可使時間が得られ、更
に、８０〜１００℃で硬化する基板表面処理剤として使
用可能である。また、耐水性、耐熱水性、塗膜強度も改
善され得る基板表面処理剤が得られる。次に、塗膜の硬
化性、耐水性、耐熱水性を向上させるために使用するメ
タリン酸アルミニウムＡ型を５０％以上含有するメタリ
ン酸アルミニウム量は１〜１０重量％の範囲内である。
１重量％未満では塗膜の耐水性、耐熱水性の向上特性は
得られない。また、１０重量％を超えると塗料の可使時
間が短くなり、塗布作業に支障を来す。

上述の各成分をミキサー等で混合することにより、所望
の種々の可使時間をもつ本発明の基板表面処理剤を得る
ことができる。

［実施例］ 実施例１ シリカ（微粉） １５．２重量％ アルミナ（微粉） １５．２重量％ 水ヒ粘土 ３．８重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） ３０重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） ３０重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） ５．８重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
１４時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記
載する。

実施例２ シャモット（微粉） ２０．３重量％ アルミナ（微粉） ２０．３重量％ 合成雲母 ３．４重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） ３０．５重量％ コロイダルシリカ （固形分２０％含有品） ２３．３重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） １．９重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
１０時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記
載する。

実施例３ シャモット（微粉） ２０．３重量％ 水ヒ粘土 ８．１重量％ シリカ（微粉） １６．３重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） ３２．５重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） ２０．３重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） ２．５重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
１２時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記
載する。

実施例４ 天然雲母 ８重量％ アルミナ（微粉） ２０重量％ ジルコン １６重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） ２０重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） ３２重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） ４重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
８時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記載
する。

実施例５ ジルコン（微粉） １９．２重量％ 天然雲母 ７．７重量％ アルミナ（微粉） １１．５重量％ 水ヒ粘土 ３．８重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） １５．４重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） ３０．８重量％ 酢酸ビニル系エマルジョン （固形分５０％含有品） ７．７重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） ３．９重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
１０時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記
載する。

実施例６ ジルコン（微粉） ２０．４重量％ 天然雲母 ８．２重量％ アルミナ（微粉） １６．３重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） ３２．６重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） １６．３重量％ アクリル系エマルジョン （固形分５０％含有品） ４．０重量％ メタリン酸アルミニウムＡ型 （５０％以上含有品） ２．２重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の可使時間は
１２時間であった。また、試験結果を以下の第１表に記
載する。

比較例１ シリカ３８．１重量％、アルミナ１９重量％及び硬化剤
としてメタリン酸アルミニウムＢ、Ｃ、Ｄ並びにＥ型を
合計量４．８重量％添加して基板表面処理剤を得た。得
られた基板表面処理剤の試験結果を以下の第１表に併記
する。第１表の結果からも明らかなように、初期耐水性
試験で十字カット面（JIS Ａ−5400 6.15碁盤目試
験）から塗膜が溶出し、満足のいくものではなかった。

比較例２ アルミナ（微粉） １９．４重量％ シャモット（微粉） ９．７重量％ 酸化チタン ９．７重量％ 合成雲母 ９．７重量％ ４級珪酸アンモニウム （固形分４０％含有品） １４．５重量％ コロイダルシリカ （固形分３０％含有品） ９．７重量％ メタリン酸アルミニウムＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ型 ７．９重量％ よりなる配合品をミキサーで混合することにより基板表
面処理剤を得た。得られた基板表面処理剤の試験結果を
以下の第１表に併記する。第１表の結果からも明らかな
ように、耐熱水性試験で塗膜が溶出し、満足のいくもの
ではなかった。

［発明の効果］ 本発明の基板表面処理剤の特徴は、従来の基板表面処理
剤に比べ耐熱性が優れ、硬化塗膜の耐水性、耐熱水性、
塗膜の密着性が著しく改良されることにあり、更に本発
明の基板表面処理剤はその形成成分の大部分が無機質化
合物から構成されていることから、ガスの炎で焼いても
完全に不燃であること等が挙げられる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全固形分の５５〜７０重量％の骨材、固形
   分で３〜２０重量％の珪酸アンモニウム、結合剤として
   固形分で１〜１５重量％のコロイダルシリカ及び硬化剤
   としてメタリン酸アルミニウムＡ型１〜１０重量％を含
   有してなることを特徴とする基板表面処理剤。
2. 【請求項２】全固形分の５５〜７０重量％の骨材、固形
   分で３〜２０重量％の珪酸アンモニウム、結合剤として
   固形分で１〜１５重量％のコロイダルシリカ並びに固形
   分で２〜８重量％の有機エマルジョン、及び硬化剤とし
   てメタリン酸アルミニウムＡ型１〜１０重量％を含有し
   てなることを特徴とする基板表面処理剤。