水性コーティング剤及びコーティング膜
【課題】水性コーティング剤及びコーティング膜において、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有し、低コストで製造することができ、環境にも優しいこと。
【解決手段】水性コーティング剤及びコーティング膜の特性を、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの６項目について評価した。評価する供試体は、基材として長さ１５０ｍｍ×幅７０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの亜鉛めっき／３価クロメート鋼板を用いて、これに水性コーティング剤をエアスプレー法で塗装膜厚３０μｍになるように塗装し、１４０℃×５分間乾燥して作製した。コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤は、６項目の全てについて○以上の評価であった。
【解決手段】水性コーティング剤及びコーティング膜の特性を、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの６項目について評価した。評価する供試体は、基材として長さ１５０ｍｍ×幅７０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの亜鉛めっき／３価クロメート鋼板を用いて、これに水性コーティング剤をエアスプレー法で塗装膜厚３０μｍになるように塗装し、１４０℃×５分間乾燥して作製した。コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤は、６項目の全てについて○以上の評価であった。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛系めっき鋼等の金属表面の耐食性（防錆性）を向上させることができる水性コーティング剤及びコーティング膜に関し、特にコロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体エマルジョンとを含有する水性コーティング剤及びコーティング膜に関するものである。なお、「亜鉛系めっき鋼」とは、亜鉛めっき鋼及び亜鉛合金めっき鋼をいう。
【０００２】
ここで、「エマルジョン（emulsion，エマルションともいう。）」とは、乳濁液ともいい、液体中に液体粒子がコロイド粒子あるいはそれより粗大な粒子として乳状をなすもの（分散系）、が本来の意味であるが（長倉三郎他編「岩波理化学辞典（第５版）」１５２頁，１９９８年２月２０日株式会社岩波書店発行）、本明細書及び特許請求の範囲、要約書においては、より広い意味で一般的に用いられている「液体中に固体または液体の粒子が分散しているもの」として、「エマルジョン」という用語を用いるものとする。
【背景技術】
【０００３】
亜鉛の鉄に対する犠牲防食作用を利用した塗料はジンクリッチ塗料として広く利用されているが、有機溶剤を用いたものが主であり、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）として有機溶剤を含有するため環境に悪影響を与えるという問題を有している。これに対して、近年、有機溶剤を用いない水性ジンクリッチ塗料の開発が行なわれているが、亜鉛と水の混合による水素ガスの発生という問題や、防錆性能に劣るという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１においては、水性塗料液・亜鉛末・水性アルミニウム顔料を含有する腐食防止被覆組成物の発明について開示している。これによって、特に亜鉛合金めっき鋼に対して防錆性に優れた塗膜を形成することができる腐食防止被覆組成物が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、依然として防錆性能が不足しており、しかも亜鉛末及び水性アルミニウム顔料を大量に使用するため、製造コストが高くなってしまうという問題点があった。また、腐食防止被覆組成物を基材に塗布して得られる塗膜は、大きな温度変化が繰り返される場合には、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従して膨張収縮する必要があるが、上記特許文献１に記載された技術においては、かかる伸縮性を塗膜に付与することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題を解決すべくなされたものであって、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しい水性コーティング剤の提供を目的とするものである。また、本発明は、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤、及びかかる伸縮性を有するコーティング膜の提供をも目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る水性コーティング剤は、コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）エマルジョンとを含有する水性コーティング剤であって、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内、より好ましくは２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内であり、固形分を除く溶媒が実質的に水のみであるものである。
【０００９】
ここで、「コロイダルシリカ」としては、ゾル法によって合成されたシリカ粒子を分散質とするものであって、シリカ粒子の平均一次粒子径が１０ｎｍ〜５０ｎｍであるものが好ましく、表面をカチオン性に改質したシリカ粒子を分散質とするカチオン性コロイダルシリカであることが、安定性の観点から好ましい。なお、平均一次粒子径とは、一次粒子が判別できる程度まで分散された粒子の電子顕微鏡観察によって、一定面積内に存在する１００個の粒子各々の投影面積に等しい円の直径を粒子の一次粒子径として求めたものの平均をいう。
【００１０】
このようなコロイダルシリカとしては、日本化学工業（株）製のシリカドール（登録商標）、（株）ＡＤＥＫＡ製のアデライト（登録商標）ＡＴ、触媒化成工業（株）製のカタロイド（登録商標）、日産化学工業（株）製のスノーテックス（登録商標）、等を挙げることができる。
【００１１】
また、「溶媒が実質的に水のみである」とは、水性コーティング剤の溶媒としては水のみを用いて、水性コーティング剤の溶媒として積極的に有機溶剤を使用しないことを意味しており、必ずしも水性コーティング剤中に全く有機溶剤を含まないことを意味するものではない。例えば、添加剤に内部溶剤として有機溶剤が含まれる場合には、必然的に水性コーティング剤中にも少量の有機溶剤が含まれ、また表面張力や蒸発速度を制御するために少量の有機溶剤を添加する場合もあるが、それらの場合をも排除する意味ではない。すなわち、溶媒以外の用途で有機溶剤が含まれる場合もあるが、溶媒として積極的に使用されるのは水のみであるという意味である。
【００１２】
請求項２の発明に係る水性コーティング剤は、請求項１の構成において、更にシランカップリング剤を、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有するものである。ここで、「シランカップリング剤」は、１つの分子中に有機官能基と加水分解性基の両者を併せ持ち、有機合成樹脂等と無機物表面等とを強固に結びつける機能を有する有機ケイ素化合物である。
【００１３】
請求項３の発明に係る水性コーティング剤は、請求項１または請求項２の構成において、更に無機フィラーを、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有するものである。
【００１４】
請求項４の発明に係るコーティング膜は、コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）とを含有するコーティング膜であって、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲとの間にシランカップリング剤が介在して、該シランカップリング剤が前記コーティング膜に伸縮性を付与しているものである。
【００１５】
請求項５の発明に係るコーティング膜は、請求項４の構成において、前記シランカップリング剤は、その末端がアミノ基またはエポキシ基であるものである。
【００１６】
このようなシランカップリング剤としては、例えば、信越化学（株）製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＭ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＥ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、ＫＢＭ−６０２（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン）等や、東レ・ダウコーニング（株）製のＺ−６６１０（３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０１１（３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、Ｚ−６０９４（３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６８８３（３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０４０（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０４２（３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン）等がある。
【００１７】
請求項６の発明に係るコーティング膜は、請求項４または請求項５の構成において、前記コーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたものである。ここで、「亜鉛系めっき鋼」とは、上述したように、亜鉛めっき鋼及び亜鉛合金めっき鋼をいう。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明においては、水性コーティング剤がコロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有することから、亜鉛等の金属との密着性に優れるコロイダルシリカによって亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、コロイダルシリカとの相溶性が良く柔軟な硬化物を形成するＳＢＲエマルジョンによって良好な成膜性を得ることができる。そして、溶媒が実質的に水のみであることから、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を発生させる恐れも殆どなく、環境に優しい水性コーティング剤となる。
【００１９】
ここで、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が１０／９０以下であると（ＳＢＲエマルジョンの比率が高過ぎると）、形成される塗膜の防錆性が低下するとともに塗膜の硬さも低下し、固形分重量比が７０／３０以上であると（コロイダルシリカの比率が高過ぎると）、形成される塗膜の表面にクラックが発生して成膜性が低下する。したがって、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比は、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内であることが好ましい。
【００２０】
更に、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内であると、より確実に優れた防錆性と成膜性とを兼ね備えた水性コーティング剤が得られるため、より好ましい。
【００２１】
このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しい水性コーティング剤となる。
【００２２】
請求項２に係る発明においては、水性コーティング剤が、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、更にシランカップリング剤を０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有することから、請求項１に係る発明の効果に加えて、シランカップリング剤の架橋による補強効果及び伸縮性付与の効果によって、急激な温度変化の繰り返しに対する塗膜の強度と金属への密着性がより高くなる。したがって、より温度変化に強い塗膜を形成することができる水性コーティング剤となる。
【００２３】
すなわち、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲエマルジョン中のＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤が介在することによって、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲ分子とから形成される塗膜が、急激な温度変化の繰り返しに起因する金属の膨張収縮に追従して伸縮するのを可能にする。このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しく、かつ、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤となる。
【００２４】
請求項３に係る発明においては、水性コーティング剤が、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、更に無機フィラーを１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有することから、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加えて、無機フィラーの補強効果によって、急激な温度変化の繰り返しに対する塗膜の強度と金属への密着性がより高くなる。したがって、より温度変化に強い塗膜を形成することができる水性コーティング剤となる。
【００２５】
請求項４に係る発明においては、コロイダルシリカ粒子の水酸（−ＯＨ）基が金属表面と結合し、更にシランカップリング剤分子を介してＳＢＲ分子が結合してコーティング膜を形成することによって、急激な温度変化で金属が伸縮したときに、金属表面とともに移動するシリカ粒子とＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤分子があることから、シランカップリング剤分子の伸縮性によって、コーティング膜がひび割れる事態が防止される。このように、シランカップリング剤分子がコーティング膜に伸縮性を付与していることから、コーティング膜が、急激な温度変化の繰り返しに起因する金属の膨張収縮に追従して伸縮するのを可能にする。
【００２６】
このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しく、かつ、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を有するコーティング膜となる。
【００２７】
請求項５に係る発明においては、シランカップリング剤の末端がアミノ基またはエポキシ基であることから、請求項４に係る発明の効果に加えて、より低コストで形成することができるコーティング膜となる。
【００２８】
請求項６に係る発明においては、コーティング膜が亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたことから、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤分子が介在するコーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面との密着性に優れるため、請求項４または請求項５に係る発明の効果に加えて、より成膜性と密着性に優れたコーティング膜となる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る水性コーティング剤及びコーティング膜について説明する。本実施の形態に係る水性コーティング剤は、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、または更にシランカップリング剤及び／または無機フィラーを含有し、溶媒が実質的に水のみであり、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である。
【００３０】
本実施の形態においては、コロイダルシリカとして日本化学工業（株）製のシリカドール４０（固形分４０％）を、ＳＢＲエマルジョンとして旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２（固形分５０％）を用いた。（なお、「シリカドール」は、日本化学工業（株）の登録商標である。）コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョン（及びこれらに含有される溶媒としての水）のみからなり、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤を、実施例１〜実施例５として作製した。
【００３１】
ここで、コロイダルシリカとしてのシリカドール４０が固形分４０％であり、ＳＢＲエマルジョンとしてのＡ７０３２が固形分５０％であるため、「コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン」の固形分重量比を所定の値とするためには、溶媒としての水分を含むシリカドール４０を、溶媒としての水分を含むＡ７０３２に対して、所定の固形分重量比よりも多めに配合する必要がある。シリカドール４０とＡ７０３２の配合量と、それによって得られる固形分重量比の関係を、表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
また、実施例２においては、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比を５０／５０に固定し、ＳＢＲエマルジョンとして、旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２のみでなく、旭化成ケミカルズ（株）製のＡ２２４５、旭化成ケミカルズ（株）製のＬ７３６０の、３種類のＳＢＲエマルジョンをそれぞれ用いた組み合わせについて水性コーティング剤を作製して、試験を行なった。３種類のＳＢＲエマルジョンの物性値は、固形分がいずれも５０％、ＴｇがＡ７０３２：−１６℃、Ａ２２４５：−１０℃、Ｌ７３６０：−２℃で、平均粒子径がＡ７０３２：２２０ｎｍ、Ａ２２４５：１３０ｎｍ、Ｌ７３６０：２００ｎｍである。
【００３４】
更に、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比を５０／５０（１００重量部）に固定し、この１００重量部に対して、シランカップリング剤を０．１重量部〜５重量部の範囲内で添加した水性コーティング剤を、実施例６〜実施例１７として作製した。また、シランカップリング剤の配合比を１重量部に固定し、これに無機フィラーを１０重量部〜５０重量部の範囲内で添加した水性コーティング剤を、実施例１８〜実施例２７として作製した。
【００３５】
ここで、シランカップリング剤としては、信越化学（株）製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＭ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＥ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、ＫＢＭ−６０２（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン）の４種類を使用した。また、無機フィラーとしては、コープケミカル（株）製の合成マイカ（合成雲母）ＭＫ−１００及びソブエクレー（株）製のタルクＣＳの２種類を使用した。実施例１〜実施例２７の各配合を、表２の上段に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
これに対して、特性を比較するために、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョン（及びこれらに含有される溶媒としての水）のみからなり、固形分重量比が１０／９０以下または７０／３０以上である水性コーティング剤を、比較例１〜比較例６として作製した。比較例１〜比較例６の各配合を、表３の上段に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
これらの実施例１〜実施例２７及び比較例１〜比較例６の水性コーティング剤及びコーティング膜の特性を、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの６項目について評価した。評価する供試体は、基材として長さ１５０ｍｍ×幅７０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの亜鉛めっき／３価クロメート鋼板を用いて、これに水性コーティング剤をエアスプレー法で塗装膜厚３０μｍになるように塗装し、１４０℃×５分間乾燥して作製した。
【００４０】
成膜性については、このようにして作製した供試体の塗装表面を目視観察して、クラックが多いものを×、少しクラックがあるものを△、クラックが全くないものを○として評価した。また、防錆性については、ＪＩＳ−Ｚ２３７１「塩水噴霧試験方法」に準じて、供試体について塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を２０００時間行なった後の塗膜表面を目視観察して、表面の５０％以上に赤錆が見られるものを×、表面の５０％未満に赤錆が見られるものを△、赤錆の発生が全くないものを○として評価した。
【００４１】
更に、密着性については、ＪＩＳ−Ｋ５４００に準じて、供試体の塗膜について碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○として評価した。また、塗膜の硬さについては、ＪＩＳ−Ｋ５６００に準じて鉛筆硬度を測定して、２Ｂ以下のものを×、Ｂ以上のものを○として評価した。更に、耐水性については、４０℃の温水に２４０時間浸漬した後に碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○として評価した。
【００４２】
また、冷熱サイクルとしては、供試体を−２０℃に１時間置いた後に８０℃に１時間置くという２時間のサイクルを１００サイクル実施した後、碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○とした。更に、鉛筆硬度についても測定して、１マスでも剥がれて鉛筆硬度が２ランク以上低下したものを×、剥がれがなく鉛筆硬度が１ランク低下したものを○、剥がれがなくしかも鉛筆硬度が低下しなかったものを◎として評価した。以上の６項目についての評価結果を、表２の下段及び表３の下段に示す。
【００４３】
表２の下段に示されるように、実施例１〜実施例５の水性コーティング剤及びコーティング膜については、以上の６項目の全てにおいて○の評価であり、また実施例６〜実施例２７の水性コーティング剤及びコーティング膜については、６項目のうち成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性の５項目は○の評価で、冷熱サイクルにおいては◎の評価であった。
【００４４】
したがって、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤及びコーティング膜は、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの全てについて○以上の評価であり、更にシランカップリング剤（更には無機フィラー）を含有する水性コーティング剤及びコーティング膜は、冷熱サイクルが◎の評価である。
【００４５】
これに対して、表３の下段に示されるように、比較例１〜比較例３の水性コーティング剤については、成膜性の評価が×であり、クラックが多いため以下の評価試験を実施することができなかった。また、比較例４の水性コーティング剤については、成膜性の評価が△であり、防錆性の評価が×であった。このように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が７０／３０以上である水性コーティング剤については、コロイダルシリカの配合率が大きすぎるため成膜性に劣るという結果が出た。
【００４６】
更に、表３の下段に示されるように、比較例５及び比較例６の水性コーティング剤については、成膜性の評価は○であったが、防錆性の評価が△及び×であり、塗膜の硬さの評価も×であった。このように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が１０／９０以下である水性コーティング剤については、コロイダルシリカの配合率が小さすぎるため、防錆性及び塗膜硬度に劣るという結果が出た。
【００４７】
以上説明したように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤、特に、固形分重量比が２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内である水性コーティング剤は、成膜性及び防錆性が非常に優れており、更にこれにシランカップリング剤（更には無機フィラー）を添加した水性コーティング剤を塗布してなるコーティング膜は、冷熱サイクルについても極めて優れた特性を示すことが明らかになった。
【００４８】
すなわち、水性コーティング剤にシランカップリング剤を配することで、冷熱サイクルの評価結果から明らかなように、基材の温度変化に追従することができるコーティング膜となっている。これに対して、シランカップリング剤を添加しない水性コーティング剤を塗布してなるコーティング膜は、鉛筆硬度の低下が見られることから、膜にダメージが残っており、伸縮性が不十分と考えられる。したがって、シランカップリング剤の分子がコロイダルシリカ粒子とＳＢＲ粒子との間に介在することによって、コーティング膜の伸縮性が向上し、基材の膨張収縮に追従して膨張収縮することが可能になったものと考えられる。
【００４９】
また、これらの水性コーティング剤は、溶媒として実質的に水のみを含むため、ＶＯＣを含有せず、環境にも極めて優しいものとなる。そして、金属粉等を全く使用せず、配合が簡単であるため、低コストで製造することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態に係る水性コーティング剤は、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しいものである。更に、本実施の形態に係る水性コーティング剤のうち実施例６〜実施例２７の水性コーティング剤及びコーティング膜は、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤、及びかかる伸縮性を有するコーティング膜である。
【００５１】
本実施の形態においては、コロイダルシリカとして日本化学工業（株）製のシリカドール４０を、ＳＢＲエマルジョンとして旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２、Ａ２２４５またはＬ７３６０を用いた場合について説明したが、コロイダルシリカ及びＳＢＲエマルジョンとしては、その他の種類のものを用いることもできる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、本発明に係る水性コーティング剤及びコーティング膜を、亜鉛系金属製品としての亜鉛めっき／３価クロメート鋼板に適用した場合について説明したが、本発明に係る水性コーティング剤及びコーティング膜は、その他の亜鉛系金属製品や、アルミニウム系金属製品、マグネシウム系金属製品等に対する防錆目的での使用も可能である。
【００５３】
更に、本実施の形態の変形例に係る水性コーティング剤として、本実施の形態に係る水性コーティング剤に、少量の金属顔料、例えば亜鉛フレークやアルミニウムフレークを添加したものとすることもできる。これによって、本実施の形態の変形例に係る水性コーティング剤を塗装してなる塗膜に、防錆性とともに導電性をも持たせることができるという作用効果が得られる。
【００５４】
本発明を実施するに際しては、水性コーティング剤のその他の構成、成分、材料、配合、形状、大きさ、製造方法等についても、コーティング膜のその他の構成、成分、材料、配合、形状、大きさ、製造方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。なお、本発明の実施の形態で上げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更しても実施を否定するものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛系めっき鋼等の金属表面の耐食性（防錆性）を向上させることができる水性コーティング剤及びコーティング膜に関し、特にコロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体エマルジョンとを含有する水性コーティング剤及びコーティング膜に関するものである。なお、「亜鉛系めっき鋼」とは、亜鉛めっき鋼及び亜鉛合金めっき鋼をいう。
【０００２】
ここで、「エマルジョン（emulsion，エマルションともいう。）」とは、乳濁液ともいい、液体中に液体粒子がコロイド粒子あるいはそれより粗大な粒子として乳状をなすもの（分散系）、が本来の意味であるが（長倉三郎他編「岩波理化学辞典（第５版）」１５２頁，１９９８年２月２０日株式会社岩波書店発行）、本明細書及び特許請求の範囲、要約書においては、より広い意味で一般的に用いられている「液体中に固体または液体の粒子が分散しているもの」として、「エマルジョン」という用語を用いるものとする。
【背景技術】
【０００３】
亜鉛の鉄に対する犠牲防食作用を利用した塗料はジンクリッチ塗料として広く利用されているが、有機溶剤を用いたものが主であり、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）として有機溶剤を含有するため環境に悪影響を与えるという問題を有している。これに対して、近年、有機溶剤を用いない水性ジンクリッチ塗料の開発が行なわれているが、亜鉛と水の混合による水素ガスの発生という問題や、防錆性能に劣るという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１においては、水性塗料液・亜鉛末・水性アルミニウム顔料を含有する腐食防止被覆組成物の発明について開示している。これによって、特に亜鉛合金めっき鋼に対して防錆性に優れた塗膜を形成することができる腐食防止被覆組成物が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−５３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、依然として防錆性能が不足しており、しかも亜鉛末及び水性アルミニウム顔料を大量に使用するため、製造コストが高くなってしまうという問題点があった。また、腐食防止被覆組成物を基材に塗布して得られる塗膜は、大きな温度変化が繰り返される場合には、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従して膨張収縮する必要があるが、上記特許文献１に記載された技術においては、かかる伸縮性を塗膜に付与することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題を解決すべくなされたものであって、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しい水性コーティング剤の提供を目的とするものである。また、本発明は、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤、及びかかる伸縮性を有するコーティング膜の提供をも目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係る水性コーティング剤は、コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）エマルジョンとを含有する水性コーティング剤であって、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内、より好ましくは２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内であり、固形分を除く溶媒が実質的に水のみであるものである。
【０００９】
ここで、「コロイダルシリカ」としては、ゾル法によって合成されたシリカ粒子を分散質とするものであって、シリカ粒子の平均一次粒子径が１０ｎｍ〜５０ｎｍであるものが好ましく、表面をカチオン性に改質したシリカ粒子を分散質とするカチオン性コロイダルシリカであることが、安定性の観点から好ましい。なお、平均一次粒子径とは、一次粒子が判別できる程度まで分散された粒子の電子顕微鏡観察によって、一定面積内に存在する１００個の粒子各々の投影面積に等しい円の直径を粒子の一次粒子径として求めたものの平均をいう。
【００１０】
このようなコロイダルシリカとしては、日本化学工業（株）製のシリカドール（登録商標）、（株）ＡＤＥＫＡ製のアデライト（登録商標）ＡＴ、触媒化成工業（株）製のカタロイド（登録商標）、日産化学工業（株）製のスノーテックス（登録商標）、等を挙げることができる。
【００１１】
また、「溶媒が実質的に水のみである」とは、水性コーティング剤の溶媒としては水のみを用いて、水性コーティング剤の溶媒として積極的に有機溶剤を使用しないことを意味しており、必ずしも水性コーティング剤中に全く有機溶剤を含まないことを意味するものではない。例えば、添加剤に内部溶剤として有機溶剤が含まれる場合には、必然的に水性コーティング剤中にも少量の有機溶剤が含まれ、また表面張力や蒸発速度を制御するために少量の有機溶剤を添加する場合もあるが、それらの場合をも排除する意味ではない。すなわち、溶媒以外の用途で有機溶剤が含まれる場合もあるが、溶媒として積極的に使用されるのは水のみであるという意味である。
【００１２】
請求項２の発明に係る水性コーティング剤は、請求項１の構成において、更にシランカップリング剤を、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有するものである。ここで、「シランカップリング剤」は、１つの分子中に有機官能基と加水分解性基の両者を併せ持ち、有機合成樹脂等と無機物表面等とを強固に結びつける機能を有する有機ケイ素化合物である。
【００１３】
請求項３の発明に係る水性コーティング剤は、請求項１または請求項２の構成において、更に無機フィラーを、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有するものである。
【００１４】
請求項４の発明に係るコーティング膜は、コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）とを含有するコーティング膜であって、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲとの間にシランカップリング剤が介在して、該シランカップリング剤が前記コーティング膜に伸縮性を付与しているものである。
【００１５】
請求項５の発明に係るコーティング膜は、請求項４の構成において、前記シランカップリング剤は、その末端がアミノ基またはエポキシ基であるものである。
【００１６】
このようなシランカップリング剤としては、例えば、信越化学（株）製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＭ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＥ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、ＫＢＭ−６０２（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン）等や、東レ・ダウコーニング（株）製のＺ−６６１０（３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０１１（３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、Ｚ−６０９４（３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６８８３（３−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０４０（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、Ｚ−６０４２（３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン）等がある。
【００１７】
請求項６の発明に係るコーティング膜は、請求項４または請求項５の構成において、前記コーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたものである。ここで、「亜鉛系めっき鋼」とは、上述したように、亜鉛めっき鋼及び亜鉛合金めっき鋼をいう。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に係る発明においては、水性コーティング剤がコロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有することから、亜鉛等の金属との密着性に優れるコロイダルシリカによって亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、コロイダルシリカとの相溶性が良く柔軟な硬化物を形成するＳＢＲエマルジョンによって良好な成膜性を得ることができる。そして、溶媒が実質的に水のみであることから、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を発生させる恐れも殆どなく、環境に優しい水性コーティング剤となる。
【００１９】
ここで、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が１０／９０以下であると（ＳＢＲエマルジョンの比率が高過ぎると）、形成される塗膜の防錆性が低下するとともに塗膜の硬さも低下し、固形分重量比が７０／３０以上であると（コロイダルシリカの比率が高過ぎると）、形成される塗膜の表面にクラックが発生して成膜性が低下する。したがって、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比は、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内であることが好ましい。
【００２０】
更に、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内であると、より確実に優れた防錆性と成膜性とを兼ね備えた水性コーティング剤が得られるため、より好ましい。
【００２１】
このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しい水性コーティング剤となる。
【００２２】
請求項２に係る発明においては、水性コーティング剤が、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、更にシランカップリング剤を０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有することから、請求項１に係る発明の効果に加えて、シランカップリング剤の架橋による補強効果及び伸縮性付与の効果によって、急激な温度変化の繰り返しに対する塗膜の強度と金属への密着性がより高くなる。したがって、より温度変化に強い塗膜を形成することができる水性コーティング剤となる。
【００２３】
すなわち、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲエマルジョン中のＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤が介在することによって、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲ分子とから形成される塗膜が、急激な温度変化の繰り返しに起因する金属の膨張収縮に追従して伸縮するのを可能にする。このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しく、かつ、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤となる。
【００２４】
請求項３に係る発明においては、水性コーティング剤が、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、更に無機フィラーを１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有することから、請求項１または請求項２に係る発明の効果に加えて、無機フィラーの補強効果によって、急激な温度変化の繰り返しに対する塗膜の強度と金属への密着性がより高くなる。したがって、より温度変化に強い塗膜を形成することができる水性コーティング剤となる。
【００２５】
請求項４に係る発明においては、コロイダルシリカ粒子の水酸（−ＯＨ）基が金属表面と結合し、更にシランカップリング剤分子を介してＳＢＲ分子が結合してコーティング膜を形成することによって、急激な温度変化で金属が伸縮したときに、金属表面とともに移動するシリカ粒子とＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤分子があることから、シランカップリング剤分子の伸縮性によって、コーティング膜がひび割れる事態が防止される。このように、シランカップリング剤分子がコーティング膜に伸縮性を付与していることから、コーティング膜が、急激な温度変化の繰り返しに起因する金属の膨張収縮に追従して伸縮するのを可能にする。
【００２６】
このようにして、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しく、かつ、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を有するコーティング膜となる。
【００２７】
請求項５に係る発明においては、シランカップリング剤の末端がアミノ基またはエポキシ基であることから、請求項４に係る発明の効果に加えて、より低コストで形成することができるコーティング膜となる。
【００２８】
請求項６に係る発明においては、コーティング膜が亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたことから、コロイダルシリカ粒子とＳＢＲ分子との間にシランカップリング剤分子が介在するコーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面との密着性に優れるため、請求項４または請求項５に係る発明の効果に加えて、より成膜性と密着性に優れたコーティング膜となる。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態に係る水性コーティング剤及びコーティング膜について説明する。本実施の形態に係る水性コーティング剤は、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、または更にシランカップリング剤及び／または無機フィラーを含有し、溶媒が実質的に水のみであり、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である。
【００３０】
本実施の形態においては、コロイダルシリカとして日本化学工業（株）製のシリカドール４０（固形分４０％）を、ＳＢＲエマルジョンとして旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２（固形分５０％）を用いた。（なお、「シリカドール」は、日本化学工業（株）の登録商標である。）コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョン（及びこれらに含有される溶媒としての水）のみからなり、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤を、実施例１〜実施例５として作製した。
【００３１】
ここで、コロイダルシリカとしてのシリカドール４０が固形分４０％であり、ＳＢＲエマルジョンとしてのＡ７０３２が固形分５０％であるため、「コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン」の固形分重量比を所定の値とするためには、溶媒としての水分を含むシリカドール４０を、溶媒としての水分を含むＡ７０３２に対して、所定の固形分重量比よりも多めに配合する必要がある。シリカドール４０とＡ７０３２の配合量と、それによって得られる固形分重量比の関係を、表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
また、実施例２においては、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比を５０／５０に固定し、ＳＢＲエマルジョンとして、旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２のみでなく、旭化成ケミカルズ（株）製のＡ２２４５、旭化成ケミカルズ（株）製のＬ７３６０の、３種類のＳＢＲエマルジョンをそれぞれ用いた組み合わせについて水性コーティング剤を作製して、試験を行なった。３種類のＳＢＲエマルジョンの物性値は、固形分がいずれも５０％、ＴｇがＡ７０３２：−１６℃、Ａ２２４５：−１０℃、Ｌ７３６０：−２℃で、平均粒子径がＡ７０３２：２２０ｎｍ、Ａ２２４５：１３０ｎｍ、Ｌ７３６０：２００ｎｍである。
【００３４】
更に、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比を５０／５０（１００重量部）に固定し、この１００重量部に対して、シランカップリング剤を０．１重量部〜５重量部の範囲内で添加した水性コーティング剤を、実施例６〜実施例１７として作製した。また、シランカップリング剤の配合比を１重量部に固定し、これに無機フィラーを１０重量部〜５０重量部の範囲内で添加した水性コーティング剤を、実施例１８〜実施例２７として作製した。
【００３５】
ここで、シランカップリング剤としては、信越化学（株）製のＫＢＭ−４０３（３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＭ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン）、ＫＢＥ−６０３（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン）、ＫＢＭ−６０２（Ｎ−２（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン）の４種類を使用した。また、無機フィラーとしては、コープケミカル（株）製の合成マイカ（合成雲母）ＭＫ−１００及びソブエクレー（株）製のタルクＣＳの２種類を使用した。実施例１〜実施例２７の各配合を、表２の上段に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
これに対して、特性を比較するために、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョン（及びこれらに含有される溶媒としての水）のみからなり、固形分重量比が１０／９０以下または７０／３０以上である水性コーティング剤を、比較例１〜比較例６として作製した。比較例１〜比較例６の各配合を、表３の上段に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】
これらの実施例１〜実施例２７及び比較例１〜比較例６の水性コーティング剤及びコーティング膜の特性を、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの６項目について評価した。評価する供試体は、基材として長さ１５０ｍｍ×幅７０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの亜鉛めっき／３価クロメート鋼板を用いて、これに水性コーティング剤をエアスプレー法で塗装膜厚３０μｍになるように塗装し、１４０℃×５分間乾燥して作製した。
【００４０】
成膜性については、このようにして作製した供試体の塗装表面を目視観察して、クラックが多いものを×、少しクラックがあるものを△、クラックが全くないものを○として評価した。また、防錆性については、ＪＩＳ−Ｚ２３７１「塩水噴霧試験方法」に準じて、供試体について塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を２０００時間行なった後の塗膜表面を目視観察して、表面の５０％以上に赤錆が見られるものを×、表面の５０％未満に赤錆が見られるものを△、赤錆の発生が全くないものを○として評価した。
【００４１】
更に、密着性については、ＪＩＳ−Ｋ５４００に準じて、供試体の塗膜について碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○として評価した。また、塗膜の硬さについては、ＪＩＳ−Ｋ５６００に準じて鉛筆硬度を測定して、２Ｂ以下のものを×、Ｂ以上のものを○として評価した。更に、耐水性については、４０℃の温水に２４０時間浸漬した後に碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○として評価した。
【００４２】
また、冷熱サイクルとしては、供試体を−２０℃に１時間置いた後に８０℃に１時間置くという２時間のサイクルを１００サイクル実施した後、碁盤目テープテスト（１ｍｍ幅、１００マス）を行なって、１マスでも剥がれたものは×、剥がれのなかったものを○とした。更に、鉛筆硬度についても測定して、１マスでも剥がれて鉛筆硬度が２ランク以上低下したものを×、剥がれがなく鉛筆硬度が１ランク低下したものを○、剥がれがなくしかも鉛筆硬度が低下しなかったものを◎として評価した。以上の６項目についての評価結果を、表２の下段及び表３の下段に示す。
【００４３】
表２の下段に示されるように、実施例１〜実施例５の水性コーティング剤及びコーティング膜については、以上の６項目の全てにおいて○の評価であり、また実施例６〜実施例２７の水性コーティング剤及びコーティング膜については、６項目のうち成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性の５項目は○の評価で、冷熱サイクルにおいては◎の評価であった。
【００４４】
したがって、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤及びコーティング膜は、成膜性・防錆性・密着性・硬さ・耐水性・冷熱サイクルの全てについて○以上の評価であり、更にシランカップリング剤（更には無機フィラー）を含有する水性コーティング剤及びコーティング膜は、冷熱サイクルが◎の評価である。
【００４５】
これに対して、表３の下段に示されるように、比較例１〜比較例３の水性コーティング剤については、成膜性の評価が×であり、クラックが多いため以下の評価試験を実施することができなかった。また、比較例４の水性コーティング剤については、成膜性の評価が△であり、防錆性の評価が×であった。このように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が７０／３０以上である水性コーティング剤については、コロイダルシリカの配合率が大きすぎるため成膜性に劣るという結果が出た。
【００４６】
更に、表３の下段に示されるように、比較例５及び比較例６の水性コーティング剤については、成膜性の評価は○であったが、防錆性の評価が△及び×であり、塗膜の硬さの評価も×であった。このように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が１０／９０以下である水性コーティング剤については、コロイダルシリカの配合率が小さすぎるため、防錆性及び塗膜硬度に劣るという結果が出た。
【００４７】
以上説明したように、コロイダルシリカとＳＢＲエマルジョンとを含有し、固形分重量比が１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内である水性コーティング剤、特に、固形分重量比が２０／８０≦コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン≦６０／４０の範囲内である水性コーティング剤は、成膜性及び防錆性が非常に優れており、更にこれにシランカップリング剤（更には無機フィラー）を添加した水性コーティング剤を塗布してなるコーティング膜は、冷熱サイクルについても極めて優れた特性を示すことが明らかになった。
【００４８】
すなわち、水性コーティング剤にシランカップリング剤を配することで、冷熱サイクルの評価結果から明らかなように、基材の温度変化に追従することができるコーティング膜となっている。これに対して、シランカップリング剤を添加しない水性コーティング剤を塗布してなるコーティング膜は、鉛筆硬度の低下が見られることから、膜にダメージが残っており、伸縮性が不十分と考えられる。したがって、シランカップリング剤の分子がコロイダルシリカ粒子とＳＢＲ粒子との間に介在することによって、コーティング膜の伸縮性が向上し、基材の膨張収縮に追従して膨張収縮することが可能になったものと考えられる。
【００４９】
また、これらの水性コーティング剤は、溶媒として実質的に水のみを含むため、ＶＯＣを含有せず、環境にも極めて優しいものとなる。そして、金属粉等を全く使用せず、配合が簡単であるため、低コストで製造することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態に係る水性コーティング剤は、亜鉛系めっき鋼等の金属の防錆性を向上させることができ、優れた成膜性を有するとともに、低コストで製造することができ、環境にも優しいものである。更に、本実施の形態に係る水性コーティング剤のうち実施例６〜実施例２７の水性コーティング剤及びコーティング膜は、基材の温度変化に起因する膨張収縮に追従できる伸縮性を塗膜に付与することができる水性コーティング剤、及びかかる伸縮性を有するコーティング膜である。
【００５１】
本実施の形態においては、コロイダルシリカとして日本化学工業（株）製のシリカドール４０を、ＳＢＲエマルジョンとして旭化成ケミカルズ（株）製のＡ７０３２、Ａ２２４５またはＬ７３６０を用いた場合について説明したが、コロイダルシリカ及びＳＢＲエマルジョンとしては、その他の種類のものを用いることもできる。
【００５２】
また、本実施の形態においては、本発明に係る水性コーティング剤及びコーティング膜を、亜鉛系金属製品としての亜鉛めっき／３価クロメート鋼板に適用した場合について説明したが、本発明に係る水性コーティング剤及びコーティング膜は、その他の亜鉛系金属製品や、アルミニウム系金属製品、マグネシウム系金属製品等に対する防錆目的での使用も可能である。
【００５３】
更に、本実施の形態の変形例に係る水性コーティング剤として、本実施の形態に係る水性コーティング剤に、少量の金属顔料、例えば亜鉛フレークやアルミニウムフレークを添加したものとすることもできる。これによって、本実施の形態の変形例に係る水性コーティング剤を塗装してなる塗膜に、防錆性とともに導電性をも持たせることができるという作用効果が得られる。
【００５４】
本発明を実施するに際しては、水性コーティング剤のその他の構成、成分、材料、配合、形状、大きさ、製造方法等についても、コーティング膜のその他の構成、成分、材料、配合、形状、大きさ、製造方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。なお、本発明の実施の形態で上げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更しても実施を否定するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）エマルジョンとを含有する水性コーティング剤であって、
前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内であり、固形分を除く溶媒が実質的に水のみであることを特徴とする水性コーティング剤。
【請求項２】
更にシランカップリング剤を、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有することを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング剤。
【請求項３】
更に無機フィラーを、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性コーティング剤。
【請求項４】
コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）とを含有するコーティング膜であって、
前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲとの間にシランカップリング剤が介在して、該シランカップリング剤が前記コーティング膜に伸縮性を付与していることを特徴とするコーティング膜。
【請求項５】
前記シランカップリング剤は、その末端がアミノ基またはエポキシ基であることを特徴とする請求項４に記載のコーティング膜。
【請求項６】
前記コーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のコーティング膜。
【請求項１】
コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）エマルジョンとを含有する水性コーティング剤であって、
前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの固形分重量比が、１０／９０＜コロイダルシリカ／ＳＢＲエマルジョン＜７０／３０の範囲内であり、固形分を除く溶媒が実質的に水のみであることを特徴とする水性コーティング剤。
【請求項２】
更にシランカップリング剤を、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、０．１重量部〜５重量部の範囲内で含有することを特徴とする請求項１に記載の水性コーティング剤。
【請求項３】
更に無機フィラーを、前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲエマルジョンの合計量固形分１００重量部に対して、１０重量部〜５０重量部の範囲内で含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性コーティング剤。
【請求項４】
コロイダルシリカとスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）とを含有するコーティング膜であって、
前記コロイダルシリカと前記ＳＢＲとの間にシランカップリング剤が介在して、該シランカップリング剤が前記コーティング膜に伸縮性を付与していることを特徴とするコーティング膜。
【請求項５】
前記シランカップリング剤は、その末端がアミノ基またはエポキシ基であることを特徴とする請求項４に記載のコーティング膜。
【請求項６】
前記コーティング膜は、亜鉛系めっき鋼の表面に形成されたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のコーティング膜。
【公開番号】特開２０１０−１３２８５４（Ｐ２０１０−１３２８５４Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２４９０（Ｐ２００９−１１２４９０）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
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