有機チタン系被覆剤
【課題】水および有機溶媒に可溶で透明で耐候性、耐汚染性に優れた有機チタン系被覆剤の開発。
【解決手段】チタン原子に有機化合物を結合した有機チタン系被覆材。有機化合物として、アミノ酸類および３重結合を有するアセチレン系炭化水素、フォスフォレン系化合物および多重アミン系化合物、不飽和結合を複数有する炭化水素および多重アミン、２重結合を複数個有する多重アミン、２重結合を複数個有する炭化水素のいずれかからなる。
【解決手段】チタン原子に有機化合物を結合した有機チタン系被覆材。有機化合物として、アミノ酸類および３重結合を有するアセチレン系炭化水素、フォスフォレン系化合物および多重アミン系化合物、不飽和結合を複数有する炭化水素および多重アミン、２重結合を複数個有する多重アミン、２重結合を複数個有する炭化水素のいずれかからなる。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する分野】
【０００１】
コンクリート、タイル、焼き物、瀬戸物、ガラス、繊維、建築物の外装等の表面を保護し、外気、日光、風雨に晒され劣化、変退色から表面を守るための表面保護膜に関するものである。一般的な塗料は表面被覆して美化したり材質を保護するが、積極的に表面汚染を防止したり、太陽光の紫外線から物体を守ることは出来なかった。
【０００２】
タイル張りのビルデングなどの外装材は無機系外装材としては優れているが、長年の風雨や外気に晒されると表面が風化され、劣化、変色、化学分解などがおきてくる。まして、塗料などの有機化合物は劣化速度はさらに速くなる。それら有機物の欠陥を改良したのが以下に述べる発明である。
【背景技術】
【０００３】
これまでの外装材としては無機系のタイル、コンクリート、酸化チタン系塗料、有機系としてはフッ素系、酸化チタン系、アクリル系塗料などが耐候性が優れていた。無機系としては酸化チタンを主体とする被覆財が主体であった。酸化チタンは加熱して焼付たり、塗料用エナメルなどに混合して、塗装するものであった。また酸化チタンな白色であるため、表面の白ものに限られた。
【０００４】
従来のものは酸化チタン系が主体で、施工法は高温焼付けか、塗装によるものである。それら最大の欠点は白ものに限られ、色の表現は不可能であった、
この欠点を補うのは透明チタンによる被覆しかないのである。しかし透明チタン被覆材は耐久性に乏しかったり、化学的に不安定だったり、問題もあった。
これら、弊害を乗り越えて以下に記す発明に達した。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の有機チタン化合物は複製する塩化水素は三級アミン塩として分離、除去するか、アミン塩として混在したままＰＨ調整のみで製品としていた。本発明の技術は反応物の塩化水素を吸収反応せしめ、ＰＨを調整する必要が無く、画期的な方法を編み出した。これによって、貯蔵、輸送が安定で腐食を起こさない、完成したのである。また、塩化水素を吸着した炭化水素化合物は揮発により除去することが出来る優れた方法を編み出したのである。
【０００６】
耐候性があり、耐候性を有し常温、短時間で作業が達成でき悪臭、汚染などの公害などを発現せず、人体の健康を損なわないこと、安全であることなどを念頭に置き、解決および改良を図るため、種々の検討を重ねた結果以下に述べる発明に至った。以下、具体的に検討した結果について詳細に説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するため、次のような解決手段を発明するに至る。まず酸化チタンは白物に限られていたが本発明の被服物を無色透明にすることで、色彩、彩色物を対象にすることが出来るようになった。
チタンの原料は４塩化チタンで、反応せしめるものは不飽和炭化水素、リンや窒素を含む炭化水素、アミノ酸などである。また、それらの混合物を反応せしめても良いが、最適な組み合わせでより良い性能が発揮できる。
【０００８】
例えば、４塩化チタンにアミノ酸を反応するには不飽和度の高い炭化水素を共存させたほうが、遊離塩酸が発生しないため酸性になるのを防止出来る。また、脱塩酸剤を用いないことによる塩酸塩の生成を防ぐことが出来る。
この塩酸塩が存在しないことによる、塗布そうの防食効果は甚大なものがある。
【０００９】
また、４塩化チタンにホスホレンを反応せしめるとき、ジシアンジアミドのような塩基性の強いアミンを共存の下打つが出来、後の被覆物にしたときに、メラミン系の堅牢な耐候性の良い塗膜を得ることが出来る。また、ホスホレン其を結合せしめることにより、帯電性を除去することが出来る。本発明で言う多重アミンとは、例えばジシアンヂアミド、グアニジン、アミノイミダゾール、メラミン、テトラゾールなどを指す。
【００１０】
チタン元素に複数の不飽和其を有する炭化水素分子を結合せしめることにより、遊離塩酸を除去し、撥水性の高い有機チタン誘導体を得ることが出来る。チタン化合物は濡れ特性に優れているのが特徴であるが、撥水性を付与したチタン誘導体も別な用途で珍重される。
【００１１】
さらに、これらチタン誘導体の溶媒は水が主体であるが、撥水性チタン誘導体の場合は有機溶剤が主体の媒体で反応を行う。溶液の安定性を保つためには、少量の水を加え、析出してもエマルジョンを形成するように反応媒体を設計する方策もある。
【００１２】
本剤は安定性に富む中性を保つように設計する必要である、種々の危険性を無くし、経時変化することがなく、温湿度変化、日光などによる変質が無く、貯蔵、運搬に際して極めて安定である。安定性、安全性、貯蔵性は極めて良好である。火災に際して、万が一漏れ出しても安全で、引火しないような設計をする必要がある。
【００１３】
有機チタン化合物の水溶液は徐々に加水分解して、酸化チタンを析出して白濁し更には、底部に沈殿してしまう。加水分解を防止し、酸化チタンの析出を防止するには高度な反応技術が必要である。まず、チタンと反応せしめる、対象物と化学量論的に等価で、完全に反応が終結せしめる必要がある。また反応終結後の溶液安定剤が必要である。とくに、中性からアルカリ性サイドで不安定になるので、高等技術が必要になってくる。
【発明の実施形態】
【００１４】
本発明の実施に当たり、４塩化チタンは塩素の含有量が多いので、反応で生成した塩酸を中和するのがポイントとなる、反応によって出来た塩酸をトリエチルアミンなどのアルカリ物質で中和して除去する方法もあるが、この方法は生成した塩酸塩が腐食の原因となるので出来ることなら、かような方法は避けたい。
【００１５】
また、生成した塩酸塩が製造物に塩の形で取り込まれると、後ほど製品になった物質は腐食や、塩害のような害を及ぼす。その生成した塩化水素を２重結合や３重結合を有する化合物に反応せしめ、塩素付加物として塩化水素を除去し、塩化水素酸塩を生成させずに有機チタン誘導体を製造出来るのである。更に組み合わせによって、アルカリ性にし、塩素化合物を揮発せしめて塩素フリーのチタン誘導体を得ることが出来る。
【００１６】
また、チタンにアミノ酸を結合したチタン：アミノ酸誘導体は毒性が無く、人体と接触を余儀なくされる殺菌性衣料などに適している。チタンはもともと人体に対して無害であるから、毒性のない分子を結合せしめれば無害な誘導体を得ることが出来るのである。
【００１７】
反応の結果生成する塩化水素アクセプターとして２重結合を複数有する化合物はヂシクロペンタヂデン、シクロオクタジエン、イソプレンなどが良く、発生した塩化水素を２重結合に付加して塩素誘導体にかえてしまう。この生成した塩化物は揮発して被服物に残留しないので後で問題を起こすことは無い。また２重結合が多数なくても、３重結合を有するアセチレン誘導体を塩化水素アクセプターに用いてもよい。アセチレン誘導体のほうが反応性が高く、塩化水素アクセプターとしては優れている。
【００１８】
ジシアンジアミドのような多重アミンと言える物は２重結合が複数所持し塩化水素を容易に吸収して塩化物に変える。またかようなものは時間の経過と共に、メラミン誘導体となり塗膜が堅牢になる。ただしオレフィン系のポリアミンはこの用途には適さない。
以下、実施例をもって具体的に説明する。
【実施例】
【００１９】
以下に、実施例を示すことによりさらに本発明を説明する。また、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。
【実施例１】
１８ｇのＤＬ−アラニンに２００ｇの水を加えよく溶かし、さらに１７ｇの１，４−ブチンジオールを溶かし攪拌しながら、常温で３７％の４塩化チタン５３ｇを加え５０〜７０℃で４〜５時間反応させる。反応終了後水を加えて５００ｍｌとし、所望の目的物が得られた。塗料に混合し、塗布したアスベストスレートの耐候性は抜群で１０年以上に渡ってカビに犯されず、変退色が見られなかった。
【実施例２】
【００２０】
フォスフォレン１−オキサイド３８ｇ、１，４−ブチンジオール１７ｇを４００ｇの水にとかし、５０〜６０℃温度で攪拌しながら、３５％の４塩化チタン滴下して反応させた。この生成物を再生タイルに塗布し１５０〜２１０℃の温度で２時間焼き付けたものは表面光沢、表面硬度が抜群で焼き物と遜色が無かった。
【実施例３】
【００２１】
グリシン３０ｇを４００ｇの水に溶かし、２７ｇのジシクロペンタジエンを加え、６０〜７０℃の温度で４時間反応した目的物は、モデルハウスでホルムアルデヒドの分解テストを行った結果、残留アルデヒドは検出されなかったが得られた。
【実施例４】
【００２２】
１８ｇのジシアンジアミドを４００ｇのみずに溶かし、さらに３０ｇのジシクロペンタジエンを加え７５℃の温度で３７％の４塩化チタン５３ｇ加え、５時間反応せしめて得られた目的物は２１０ポイズの粘度を有し、塗料として暴露テストの結果１０年以上の耐久性を示した。。
【実施例５】
【００２３】
３０ｇのジシクロペンタジエンをアセトン４００ｃｃに溶かし攪拌しながら３７％の４塩化チタン５３ｇを常温で加えた。この目的物を通常の土壁に塗布したところ、優れた撥水性性と抜群の耐久性が得られた。
【実施例６】
【００２４】
３９ｇのフォスフォレン−１オキサイドに４００ｇの水を加え、１７ｇのジシアンジアミドを溶かし５３ｇの３７％４塩化チタンを反応させたものは、焼付けと層により優れた表面光沢と高い硬度をしめした。
【実施例７】
【００２５】
１３ｇのジシクロペンタジエンを２００ｇのアセトンに溶かし、水２００ｃｃを加え、１７ｇの２−アミノイミダゾールを溶かし常温で５３ｇの４塩化チタンを加え反応した。反応溶液は貯蔵安定性があり、該反応液は弱アルカリ性を示し金属に対して良好な防錆効果を示した。
【実施例８】
【００２６】
リノール酸５６ｇを２５０ｇのトルエンに溶かし３７％４塩化チタン５４ｇを攪拌しながら加え、３０分後１７ｇのジシアンジアミドを２００ｇのヂメチルアセトアミドに溶かし攪拌しながらさらにくわえたものは、撥水性に富、透明性が高く汚染に強い塗料が出来た。
【発明の属する分野】
【０００１】
コンクリート、タイル、焼き物、瀬戸物、ガラス、繊維、建築物の外装等の表面を保護し、外気、日光、風雨に晒され劣化、変退色から表面を守るための表面保護膜に関するものである。一般的な塗料は表面被覆して美化したり材質を保護するが、積極的に表面汚染を防止したり、太陽光の紫外線から物体を守ることは出来なかった。
【０００２】
タイル張りのビルデングなどの外装材は無機系外装材としては優れているが、長年の風雨や外気に晒されると表面が風化され、劣化、変色、化学分解などがおきてくる。まして、塗料などの有機化合物は劣化速度はさらに速くなる。それら有機物の欠陥を改良したのが以下に述べる発明である。
【背景技術】
【０００３】
これまでの外装材としては無機系のタイル、コンクリート、酸化チタン系塗料、有機系としてはフッ素系、酸化チタン系、アクリル系塗料などが耐候性が優れていた。無機系としては酸化チタンを主体とする被覆財が主体であった。酸化チタンは加熱して焼付たり、塗料用エナメルなどに混合して、塗装するものであった。また酸化チタンな白色であるため、表面の白ものに限られた。
【０００４】
従来のものは酸化チタン系が主体で、施工法は高温焼付けか、塗装によるものである。それら最大の欠点は白ものに限られ、色の表現は不可能であった、
この欠点を補うのは透明チタンによる被覆しかないのである。しかし透明チタン被覆材は耐久性に乏しかったり、化学的に不安定だったり、問題もあった。
これら、弊害を乗り越えて以下に記す発明に達した。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の有機チタン化合物は複製する塩化水素は三級アミン塩として分離、除去するか、アミン塩として混在したままＰＨ調整のみで製品としていた。本発明の技術は反応物の塩化水素を吸収反応せしめ、ＰＨを調整する必要が無く、画期的な方法を編み出した。これによって、貯蔵、輸送が安定で腐食を起こさない、完成したのである。また、塩化水素を吸着した炭化水素化合物は揮発により除去することが出来る優れた方法を編み出したのである。
【０００６】
耐候性があり、耐候性を有し常温、短時間で作業が達成でき悪臭、汚染などの公害などを発現せず、人体の健康を損なわないこと、安全であることなどを念頭に置き、解決および改良を図るため、種々の検討を重ねた結果以下に述べる発明に至った。以下、具体的に検討した結果について詳細に説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するため、次のような解決手段を発明するに至る。まず酸化チタンは白物に限られていたが本発明の被服物を無色透明にすることで、色彩、彩色物を対象にすることが出来るようになった。
チタンの原料は４塩化チタンで、反応せしめるものは不飽和炭化水素、リンや窒素を含む炭化水素、アミノ酸などである。また、それらの混合物を反応せしめても良いが、最適な組み合わせでより良い性能が発揮できる。
【０００８】
例えば、４塩化チタンにアミノ酸を反応するには不飽和度の高い炭化水素を共存させたほうが、遊離塩酸が発生しないため酸性になるのを防止出来る。また、脱塩酸剤を用いないことによる塩酸塩の生成を防ぐことが出来る。
この塩酸塩が存在しないことによる、塗布そうの防食効果は甚大なものがある。
【０００９】
また、４塩化チタンにホスホレンを反応せしめるとき、ジシアンジアミドのような塩基性の強いアミンを共存の下打つが出来、後の被覆物にしたときに、メラミン系の堅牢な耐候性の良い塗膜を得ることが出来る。また、ホスホレン其を結合せしめることにより、帯電性を除去することが出来る。本発明で言う多重アミンとは、例えばジシアンヂアミド、グアニジン、アミノイミダゾール、メラミン、テトラゾールなどを指す。
【００１０】
チタン元素に複数の不飽和其を有する炭化水素分子を結合せしめることにより、遊離塩酸を除去し、撥水性の高い有機チタン誘導体を得ることが出来る。チタン化合物は濡れ特性に優れているのが特徴であるが、撥水性を付与したチタン誘導体も別な用途で珍重される。
【００１１】
さらに、これらチタン誘導体の溶媒は水が主体であるが、撥水性チタン誘導体の場合は有機溶剤が主体の媒体で反応を行う。溶液の安定性を保つためには、少量の水を加え、析出してもエマルジョンを形成するように反応媒体を設計する方策もある。
【００１２】
本剤は安定性に富む中性を保つように設計する必要である、種々の危険性を無くし、経時変化することがなく、温湿度変化、日光などによる変質が無く、貯蔵、運搬に際して極めて安定である。安定性、安全性、貯蔵性は極めて良好である。火災に際して、万が一漏れ出しても安全で、引火しないような設計をする必要がある。
【００１３】
有機チタン化合物の水溶液は徐々に加水分解して、酸化チタンを析出して白濁し更には、底部に沈殿してしまう。加水分解を防止し、酸化チタンの析出を防止するには高度な反応技術が必要である。まず、チタンと反応せしめる、対象物と化学量論的に等価で、完全に反応が終結せしめる必要がある。また反応終結後の溶液安定剤が必要である。とくに、中性からアルカリ性サイドで不安定になるので、高等技術が必要になってくる。
【発明の実施形態】
【００１４】
本発明の実施に当たり、４塩化チタンは塩素の含有量が多いので、反応で生成した塩酸を中和するのがポイントとなる、反応によって出来た塩酸をトリエチルアミンなどのアルカリ物質で中和して除去する方法もあるが、この方法は生成した塩酸塩が腐食の原因となるので出来ることなら、かような方法は避けたい。
【００１５】
また、生成した塩酸塩が製造物に塩の形で取り込まれると、後ほど製品になった物質は腐食や、塩害のような害を及ぼす。その生成した塩化水素を２重結合や３重結合を有する化合物に反応せしめ、塩素付加物として塩化水素を除去し、塩化水素酸塩を生成させずに有機チタン誘導体を製造出来るのである。更に組み合わせによって、アルカリ性にし、塩素化合物を揮発せしめて塩素フリーのチタン誘導体を得ることが出来る。
【００１６】
また、チタンにアミノ酸を結合したチタン：アミノ酸誘導体は毒性が無く、人体と接触を余儀なくされる殺菌性衣料などに適している。チタンはもともと人体に対して無害であるから、毒性のない分子を結合せしめれば無害な誘導体を得ることが出来るのである。
【００１７】
反応の結果生成する塩化水素アクセプターとして２重結合を複数有する化合物はヂシクロペンタヂデン、シクロオクタジエン、イソプレンなどが良く、発生した塩化水素を２重結合に付加して塩素誘導体にかえてしまう。この生成した塩化物は揮発して被服物に残留しないので後で問題を起こすことは無い。また２重結合が多数なくても、３重結合を有するアセチレン誘導体を塩化水素アクセプターに用いてもよい。アセチレン誘導体のほうが反応性が高く、塩化水素アクセプターとしては優れている。
【００１８】
ジシアンジアミドのような多重アミンと言える物は２重結合が複数所持し塩化水素を容易に吸収して塩化物に変える。またかようなものは時間の経過と共に、メラミン誘導体となり塗膜が堅牢になる。ただしオレフィン系のポリアミンはこの用途には適さない。
以下、実施例をもって具体的に説明する。
【実施例】
【００１９】
以下に、実施例を示すことによりさらに本発明を説明する。また、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。
【実施例１】
１８ｇのＤＬ−アラニンに２００ｇの水を加えよく溶かし、さらに１７ｇの１，４−ブチンジオールを溶かし攪拌しながら、常温で３７％の４塩化チタン５３ｇを加え５０〜７０℃で４〜５時間反応させる。反応終了後水を加えて５００ｍｌとし、所望の目的物が得られた。塗料に混合し、塗布したアスベストスレートの耐候性は抜群で１０年以上に渡ってカビに犯されず、変退色が見られなかった。
【実施例２】
【００２０】
フォスフォレン１−オキサイド３８ｇ、１，４−ブチンジオール１７ｇを４００ｇの水にとかし、５０〜６０℃温度で攪拌しながら、３５％の４塩化チタン滴下して反応させた。この生成物を再生タイルに塗布し１５０〜２１０℃の温度で２時間焼き付けたものは表面光沢、表面硬度が抜群で焼き物と遜色が無かった。
【実施例３】
【００２１】
グリシン３０ｇを４００ｇの水に溶かし、２７ｇのジシクロペンタジエンを加え、６０〜７０℃の温度で４時間反応した目的物は、モデルハウスでホルムアルデヒドの分解テストを行った結果、残留アルデヒドは検出されなかったが得られた。
【実施例４】
【００２２】
１８ｇのジシアンジアミドを４００ｇのみずに溶かし、さらに３０ｇのジシクロペンタジエンを加え７５℃の温度で３７％の４塩化チタン５３ｇ加え、５時間反応せしめて得られた目的物は２１０ポイズの粘度を有し、塗料として暴露テストの結果１０年以上の耐久性を示した。。
【実施例５】
【００２３】
３０ｇのジシクロペンタジエンをアセトン４００ｃｃに溶かし攪拌しながら３７％の４塩化チタン５３ｇを常温で加えた。この目的物を通常の土壁に塗布したところ、優れた撥水性性と抜群の耐久性が得られた。
【実施例６】
【００２４】
３９ｇのフォスフォレン−１オキサイドに４００ｇの水を加え、１７ｇのジシアンジアミドを溶かし５３ｇの３７％４塩化チタンを反応させたものは、焼付けと層により優れた表面光沢と高い硬度をしめした。
【実施例７】
【００２５】
１３ｇのジシクロペンタジエンを２００ｇのアセトンに溶かし、水２００ｃｃを加え、１７ｇの２−アミノイミダゾールを溶かし常温で５３ｇの４塩化チタンを加え反応した。反応溶液は貯蔵安定性があり、該反応液は弱アルカリ性を示し金属に対して良好な防錆効果を示した。
【実施例８】
【００２６】
リノール酸５６ｇを２５０ｇのトルエンに溶かし３７％４塩化チタン５４ｇを攪拌しながら加え、３０分後１７ｇのジシアンジアミドを２００ｇのヂメチルアセトアミドに溶かし攪拌しながらさらにくわえたものは、撥水性に富、透明性が高く汚染に強い塗料が出来た。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン原子にアミノ酸類および３重結合を有するアセチレン系炭化水素を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項２】
チタン原子にフォスフォレン系化合物および多重アミン系化合物を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項３】
チタン原子に不飽和結合を複数有する炭化水素および多重アミンを結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項４】
チタン原子に２重結合を複数個有する多重アミンを結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項５】
チタン原子に２重結合を複数個有する炭化水素を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項１】
チタン原子にアミノ酸類および３重結合を有するアセチレン系炭化水素を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項２】
チタン原子にフォスフォレン系化合物および多重アミン系化合物を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項３】
チタン原子に不飽和結合を複数有する炭化水素および多重アミンを結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項４】
チタン原子に２重結合を複数個有する多重アミンを結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【請求項５】
チタン原子に２重結合を複数個有する炭化水素を結合せしめることを特徴とする有機チタン系被覆剤。
【公開番号】特開２００８−１６９３６２（Ｐ２００８−１６９３６２Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４８０９（Ｐ２００７−２４８０９）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（３９１０６５８８４）株式会社サンケン (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（３９１０６５８８４）株式会社サンケン (5)
【Ｆターム（参考）】
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