コーティング用組成物
【課題】静摩擦係数が低い塗膜を形成することができるコーティング用組成物を提供する。
【解決手段】水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるコーティング用組成物。多孔質シリカ微粒子としては、珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子が好適である。水性エマルジョンとしてはウレタン系水性エマルジョンが好適である。
【解決手段】水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるコーティング用組成物。多孔質シリカ微粒子としては、珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子が好適である。水性エマルジョンとしてはウレタン系水性エマルジョンが好適である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコーティング用組成物に係り、特に摩擦係数の小さい塗膜を形成することができるコーティング用組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性エマルジョンに対し無機微粒子を配合することにより塗膜特性を改善することが種々行われている。
【０００３】
例えば、特開平７−３２５３９０には、水性エマルジョンに対しコロイダルシリカを配合することにより、対象物に対する塗膜の密着性を高めると共に、塗膜の硬度を高めることが記載されている。
【特許文献１】特開平７−３２５３９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、静摩擦係数が低い塗膜を形成することができるコーティング用組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるものである。
【０００６】
請求項２のコーティング用組成物は、請求項１において、水性エマルジョンの固形分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の割合が５〜１５重量部であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３のコーティング用組成物は、請求項１又は２において、多孔質シリカ微粒子の平均粒径が２〜１０μｍであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４のコーティング用組成物は、請求項１ないし３のいずれか１項において、多孔質シリカ微粒子は珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５のコーティング用組成物は、請求項１ないし４のいずれか１項において、水性エマルジョンがウレタン系エマルジョンであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を配合することにより、塗膜の摩擦係数を低下させるようにしたものである。なお、多孔質シリカ微粒子を配合することにより塗膜の摩擦係数が低下するメカニズムについては、本来、平坦面である樹脂表面層に、該微粒子が存在する事により、微妙な凹凸が形成されるためであると推察される。
【００１１】
なお、塗膜の摩擦係数を低下するために固体潤滑材の微粒子を水性エマルジョンに配合することが考えられるが、コーティング用組成物の長期保存安定性が低かったり、塗膜の摩擦係数が経時的に増大したりする短所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１３】
本発明のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるものである。
【００１４】
エマルジョンとしては、合成樹脂エマルジョンが用いられ、合成樹脂エマルジョンとしては、たとえば、アクリル−スチレン共重合体エマルジョン、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、エチレン−酸酸ビニル共重合体エマルジョン、酢酸ビニル−飽和分岐脂肪酸ビニル共重合体エマルジョン、合成ゴム系ラテックスなどの乾燥型エマルジョンや、エポキシ樹脂エマルジョン、シリコーンアクリル樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、アクリル複合ウレタン樹脂エマルジョンなどの反応硬化型エマルジョンをはじめとする種々のエマルジョンが用いられ、使用目的に応じてこれらの中から耐侯性、被膜強度、コストなどを加味して適当なものを選択使用する。
【００１５】
本発明では、特にウレタン樹脂エマルジョンとりわけアニオン系自己乳化型ウレタン系エマルジョンが好適である。
【００１６】
合成樹脂エマルジョンの固形分濃度に特に限定はないが、通常は１０〜７５重量％の範囲から選ぶことが多い。ただし、特に薄膜化を図るときは、さらに水で稀釈して用いることもできる。
【００１７】
水性エマルジョンに配合する多孔質シリカ微粒子としては、珪酸ソーダを酸たとえば硫酸などの無機酸と反応させてシリカゾルを得、該シリカゾルを水洗した後、乾燥し、シリカ粒子が所定の粒度となるように粒度調整することによって得られるものが好適である。
【００１８】
多孔質シリカ微粒子の平均粒径は、２〜１０μｍ程度が好ましい。この平均粒径は、レーザー散乱法により計測される値である。
【００１９】
このような多孔質シリカ微粒子としては、富士シリシア化学株式会社製の「サイリシア」を好適に用いることができる。
【００２０】
合成樹脂エマルジョン中の樹脂分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の量は、５〜１５重量部、好ましくは５〜１０重量部である。多孔質シリカ微粒子の割合が余りに少ないときは摩擦係数低下の効果が得られず、余りに多いときは密着性、透明性などの点でかえって不利となる。
【００２１】
コーティング用組成物を調製するには、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加し、混合すればよい。
【００２２】
上記各成分を有するコーティング用組成物には、必要に応じ、増粘剤、低温安定剤、造膜助剤、垂れ防止剤、界面活性剤、消泡剤、着色剤、溶剤などの添加剤を含有させることができる。
【００２３】
本発明のコーティング用組成物を塗布する対象物としては、ウレタンエラストマー等のエラストマー、ＡＢＳ等の一般的な樹脂、ガラス表面などが例示される。
【００２４】
塗膜の厚み（乾燥後）は１０〜３０μｍ程度が好適である。
【実施例】
【００２５】
次に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。以下「部」とあるのは重量部である。
【００２６】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた材料は次の通りである。
＜水性エマルジョン＞
三洋化成 ユーコート ＵＷＳ−１４５
アニオン系自己乳化型ウレタン系エマルジョン（樹脂分３７％）
＜多孔質シリカ微粒子＞
富士シリシア化学 サイリシア ３１０Ｐ、３５０、３７０
（無定形二酸化ケイ素 ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ）
平均粒径は次の通り。
【００２７】
サイリシア ３１０Ｐ ２．７μｍ
サイリシア ３５０ ３．９μｍ
サイリシア ３７０ ６．４μｍ
＜比較例で用いた微粒子＞
ＰＥパウダー（ＳＫ−ＰＥ−２０Ｌ ２０μ／（株）セイシン企業）
ＰＴＦＥパウダー（ＴＦＷ−３０００Ｆ ３μ／（株）セイシン企業）
＜調製方法＞
水性エマルジョン、微粒子及びエマルジョン濃度調整のための水を、特殊機化工業（株） Ｔ．Ｋ．ロボミックスｆモデルにて５００〜１０００ｒｐｍにて、５分から１０分間、攪拌混合を行った。
＜コーティング方法＞
ＮＯ３．及びＮＯ１０．バーコーターを使用し常法にて塗膜を形成した。
＜乾燥方法＞
ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＴＨＭ０４２ＦＡ型恒温槽にて８０℃×１時間乾燥した。
＜被着体＞
ウレタン系微発泡シート 密度２５０ｇ／ｃｍ３ 硬度２０／アスカーＣ硬度
厚み２ｍｍ
＜静摩擦係数測定＞
測定器 新東科学株式会社 ＨＥＩＤＯＮ ＴＹＰＥ：１０
静摩擦測定装置
対象物 ＡＢＳ樹脂
荷重 ２００ｇ
サンプルサイズ ２０ｍｍ×２０ｍｍ
【００２８】
測定を５回行い、測定値の下限値と上限値を表１に示した。なお、このＡＢＳ樹脂と上記ウレタン系微発泡シートとの静摩擦係数は１以上である。
【００２９】
［実施例１〜１２］
水性エマルジョン、多孔質シリカ微粒子及び水を表１の割合で配合し、上記の通り調製し、塗膜を形成し、その静摩擦係数を測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
実施例１〜６ではバーコーターＮｏ．３を使用し、実施例７〜１２ではバーコーターＮｏ．６を使用した。
【００３１】
なお、各コーティング用組成物を静置し、経時変化を観察したところ、約２週間で水性エマルジョンと多孔質シリカ微粒子とが層状に分離したが、攪拌することにより再び均一な分散液に戻ることが認められた。このことから、各実施例のコーティング用組成物は長期保存安定性に優れることが認められた。
【００３２】
［比較例１］
多孔質シリカ微粒子の代わりに上記ＰＥ（ポリエチレン）パウダーを用いたこと以外は実施例２，４，６と同様にしてコーティング用組成物を調製し、塗膜を形成した。結果を表１に示す。
【００３３】
なお、このコーティング用組成物を静置して外観の経時変化を観察したところ、２週間で液上部にパウダーが「だま」状に分離し、しかも攪拌しても均一にはならなかった。このことから、比較例１のコーティング用組成物は、保存安定性が悪いことが認められた。
【００３４】
［比較例２］
多孔質シリカ微粒子の代わりに上記ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）パウダーを用いたこと以外は実施例２，４，６と同様にしてコーティング用組成物を調製し、塗膜を形成した。結果を表１に示す。
【００３５】
なお、このコーティング用組成物を静置して外観の経時変化を観察したところ、２週間で液上部にパウダーが「だま」状に分離し、しかも攪拌しても均一にはならなかった。このことから、比較例２のコーティング用組成物は、保存安定性が悪いことが認められた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
上記各実施例及び比較例より、実施例に係るコーティング用組成物は長期保存安定性に優れると共に、これを用いて形成された塗膜の静摩擦係数が低いことが明らかである。
【００３８】
比較例１，２とも保存安定性に乏しく、また比較例１では静摩擦係数も高い。
【技術分野】
【０００１】
本発明はコーティング用組成物に係り、特に摩擦係数の小さい塗膜を形成することができるコーティング用組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性エマルジョンに対し無機微粒子を配合することにより塗膜特性を改善することが種々行われている。
【０００３】
例えば、特開平７−３２５３９０には、水性エマルジョンに対しコロイダルシリカを配合することにより、対象物に対する塗膜の密着性を高めると共に、塗膜の硬度を高めることが記載されている。
【特許文献１】特開平７−３２５３９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、静摩擦係数が低い塗膜を形成することができるコーティング用組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるものである。
【０００６】
請求項２のコーティング用組成物は、請求項１において、水性エマルジョンの固形分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の割合が５〜１５重量部であることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３のコーティング用組成物は、請求項１又は２において、多孔質シリカ微粒子の平均粒径が２〜１０μｍであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４のコーティング用組成物は、請求項１ないし３のいずれか１項において、多孔質シリカ微粒子は珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５のコーティング用組成物は、請求項１ないし４のいずれか１項において、水性エマルジョンがウレタン系エマルジョンであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を配合することにより、塗膜の摩擦係数を低下させるようにしたものである。なお、多孔質シリカ微粒子を配合することにより塗膜の摩擦係数が低下するメカニズムについては、本来、平坦面である樹脂表面層に、該微粒子が存在する事により、微妙な凹凸が形成されるためであると推察される。
【００１１】
なお、塗膜の摩擦係数を低下するために固体潤滑材の微粒子を水性エマルジョンに配合することが考えられるが、コーティング用組成物の長期保存安定性が低かったり、塗膜の摩擦係数が経時的に増大したりする短所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１３】
本発明のコーティング用組成物は、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるものである。
【００１４】
エマルジョンとしては、合成樹脂エマルジョンが用いられ、合成樹脂エマルジョンとしては、たとえば、アクリル−スチレン共重合体エマルジョン、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、エチレン−酸酸ビニル共重合体エマルジョン、酢酸ビニル−飽和分岐脂肪酸ビニル共重合体エマルジョン、合成ゴム系ラテックスなどの乾燥型エマルジョンや、エポキシ樹脂エマルジョン、シリコーンアクリル樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、アクリル複合ウレタン樹脂エマルジョンなどの反応硬化型エマルジョンをはじめとする種々のエマルジョンが用いられ、使用目的に応じてこれらの中から耐侯性、被膜強度、コストなどを加味して適当なものを選択使用する。
【００１５】
本発明では、特にウレタン樹脂エマルジョンとりわけアニオン系自己乳化型ウレタン系エマルジョンが好適である。
【００１６】
合成樹脂エマルジョンの固形分濃度に特に限定はないが、通常は１０〜７５重量％の範囲から選ぶことが多い。ただし、特に薄膜化を図るときは、さらに水で稀釈して用いることもできる。
【００１７】
水性エマルジョンに配合する多孔質シリカ微粒子としては、珪酸ソーダを酸たとえば硫酸などの無機酸と反応させてシリカゾルを得、該シリカゾルを水洗した後、乾燥し、シリカ粒子が所定の粒度となるように粒度調整することによって得られるものが好適である。
【００１８】
多孔質シリカ微粒子の平均粒径は、２〜１０μｍ程度が好ましい。この平均粒径は、レーザー散乱法により計測される値である。
【００１９】
このような多孔質シリカ微粒子としては、富士シリシア化学株式会社製の「サイリシア」を好適に用いることができる。
【００２０】
合成樹脂エマルジョン中の樹脂分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の量は、５〜１５重量部、好ましくは５〜１０重量部である。多孔質シリカ微粒子の割合が余りに少ないときは摩擦係数低下の効果が得られず、余りに多いときは密着性、透明性などの点でかえって不利となる。
【００２１】
コーティング用組成物を調製するには、水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加し、混合すればよい。
【００２２】
上記各成分を有するコーティング用組成物には、必要に応じ、増粘剤、低温安定剤、造膜助剤、垂れ防止剤、界面活性剤、消泡剤、着色剤、溶剤などの添加剤を含有させることができる。
【００２３】
本発明のコーティング用組成物を塗布する対象物としては、ウレタンエラストマー等のエラストマー、ＡＢＳ等の一般的な樹脂、ガラス表面などが例示される。
【００２４】
塗膜の厚み（乾燥後）は１０〜３０μｍ程度が好適である。
【実施例】
【００２５】
次に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に説明する。以下「部」とあるのは重量部である。
【００２６】
なお、以下の実施例及び比較例で用いた材料は次の通りである。
＜水性エマルジョン＞
三洋化成 ユーコート ＵＷＳ−１４５
アニオン系自己乳化型ウレタン系エマルジョン（樹脂分３７％）
＜多孔質シリカ微粒子＞
富士シリシア化学 サイリシア ３１０Ｐ、３５０、３７０
（無定形二酸化ケイ素 ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ）
平均粒径は次の通り。
【００２７】
サイリシア ３１０Ｐ ２．７μｍ
サイリシア ３５０ ３．９μｍ
サイリシア ３７０ ６．４μｍ
＜比較例で用いた微粒子＞
ＰＥパウダー（ＳＫ−ＰＥ−２０Ｌ ２０μ／（株）セイシン企業）
ＰＴＦＥパウダー（ＴＦＷ−３０００Ｆ ３μ／（株）セイシン企業）
＜調製方法＞
水性エマルジョン、微粒子及びエマルジョン濃度調整のための水を、特殊機化工業（株） Ｔ．Ｋ．ロボミックスｆモデルにて５００〜１０００ｒｐｍにて、５分から１０分間、攪拌混合を行った。
＜コーティング方法＞
ＮＯ３．及びＮＯ１０．バーコーターを使用し常法にて塗膜を形成した。
＜乾燥方法＞
ＡＤＶＡＮＴＥＣ ＴＨＭ０４２ＦＡ型恒温槽にて８０℃×１時間乾燥した。
＜被着体＞
ウレタン系微発泡シート 密度２５０ｇ／ｃｍ３ 硬度２０／アスカーＣ硬度
厚み２ｍｍ
＜静摩擦係数測定＞
測定器 新東科学株式会社 ＨＥＩＤＯＮ ＴＹＰＥ：１０
静摩擦測定装置
対象物 ＡＢＳ樹脂
荷重 ２００ｇ
サンプルサイズ ２０ｍｍ×２０ｍｍ
【００２８】
測定を５回行い、測定値の下限値と上限値を表１に示した。なお、このＡＢＳ樹脂と上記ウレタン系微発泡シートとの静摩擦係数は１以上である。
【００２９】
［実施例１〜１２］
水性エマルジョン、多孔質シリカ微粒子及び水を表１の割合で配合し、上記の通り調製し、塗膜を形成し、その静摩擦係数を測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
実施例１〜６ではバーコーターＮｏ．３を使用し、実施例７〜１２ではバーコーターＮｏ．６を使用した。
【００３１】
なお、各コーティング用組成物を静置し、経時変化を観察したところ、約２週間で水性エマルジョンと多孔質シリカ微粒子とが層状に分離したが、攪拌することにより再び均一な分散液に戻ることが認められた。このことから、各実施例のコーティング用組成物は長期保存安定性に優れることが認められた。
【００３２】
［比較例１］
多孔質シリカ微粒子の代わりに上記ＰＥ（ポリエチレン）パウダーを用いたこと以外は実施例２，４，６と同様にしてコーティング用組成物を調製し、塗膜を形成した。結果を表１に示す。
【００３３】
なお、このコーティング用組成物を静置して外観の経時変化を観察したところ、２週間で液上部にパウダーが「だま」状に分離し、しかも攪拌しても均一にはならなかった。このことから、比較例１のコーティング用組成物は、保存安定性が悪いことが認められた。
【００３４】
［比較例２］
多孔質シリカ微粒子の代わりに上記ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）パウダーを用いたこと以外は実施例２，４，６と同様にしてコーティング用組成物を調製し、塗膜を形成した。結果を表１に示す。
【００３５】
なお、このコーティング用組成物を静置して外観の経時変化を観察したところ、２週間で液上部にパウダーが「だま」状に分離し、しかも攪拌しても均一にはならなかった。このことから、比較例２のコーティング用組成物は、保存安定性が悪いことが認められた。
【００３６】
【表１】
【００３７】
上記各実施例及び比較例より、実施例に係るコーティング用組成物は長期保存安定性に優れると共に、これを用いて形成された塗膜の静摩擦係数が低いことが明らかである。
【００３８】
比較例１，２とも保存安定性に乏しく、また比較例１では静摩擦係数も高い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるコーティング用組成物。
【請求項２】
請求項１において、水性エマルジョンの固形分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の割合が５〜１５重量部であることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項３】
請求項１又は２において、多孔質シリカ微粒子の平均粒径が２〜１０μｍであることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、多孔質シリカ微粒子は珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子であることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、水性エマルジョンがウレタン系エマルジョンであることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項１】
水性エマルジョンに対し多孔質シリカ微粒子を添加してなるコーティング用組成物。
【請求項２】
請求項１において、水性エマルジョンの固形分１００重量部に対する多孔質シリカ微粒子の割合が５〜１５重量部であることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項３】
請求項１又は２において、多孔質シリカ微粒子の平均粒径が２〜１０μｍであることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、多孔質シリカ微粒子は珪酸ソーダを酸と反応させ、水洗後、乾燥させた合成多孔質シリカ微粒子であることを特徴とするコーティング用組成物。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、水性エマルジョンがウレタン系エマルジョンであることを特徴とするコーティング用組成物。
【公開番号】特開２００９−１８５２０６（Ｐ２００９−１８５２０６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７５３（Ｐ２００８−２７７５３）
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]