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さみいいはた
6 years ago
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1 金属防食用途での完全水系 Dynasylan エボニックのシランカップリング材 Dynasylan( ダイナシラン ) はコーティング分野で広く使用されていますここでは金属防食用途に焦点を当て近年開発に力を入れてきた完全水系 Dynasylan について以下紹介いたします

2 Dynasylan はコーティング分野において防食を含め様々なシーンで活躍 GLYMO DAMO, 4144 など架橋材的働き顔料分散 GLYMO. GLYEO, MEMO, VTMO など AMEO, GLYMO DAMO などシラン変性樹脂添加剤下地との密着 GLYMO. GLYEO, MEMO, VTMO など Dynasylan 40, GLYMO など反応性溶剤 AR, XAR などバインダー Page 2 ダイナシランは防食を含めコーティング分野の様々なシーンで活躍していますダイナシランをモノマーとして他モノマーと共重合したポリマー ( シリル化ポリマーシリコーン変性ポリマーと呼ばれる ) を塗料樹脂として用いると耐久性や下地との密着性に優れた塗料になりますダイナシランで顔料を表面処理することによりまた顔料と共に塗料化する際にダイナシランを添加することにより塗料中での顔料分散効果を発揮しますダイナシランは主に無機下地材料 ( 金属セラミック等 ) と塗料の耐水密着性向上のために添加剤として広く用いられておりますダイナシランは防錆コーティングでも活躍しています Dynasylan 40 や Dynasylan GLYMO などを反応性溶剤として使用した場合特に防錆顔料の固定化耐久性向上に効果を発揮します Dynasylan AR などは溶剤系無機ジンクリッチペイントのバインダーとして使用されすぐれた防錆性能を発揮します塩分や水に対する保護膜として優れた抵抗力を付与し上塗りコーティング剤との接着力が高まります一方現在の溶剤ベースのシランシステムでは多量の有機溶媒を含むためにもはやほとんどの揮発性有機化合物 (VOC) 規制要件に適合しませんそのため主に橋船ドック石油掘削機など耐久性のある防食処理が必要で他のコーティング剤が使用できない所に使用されています

3 完全水系 Dynasylan シリーズ : VOC ( 揮発性有機化合物 ) フリー Sophistication/ 洗練 CH 2 =CH-Si(OMe) 3 H 2 N(CH 2 ) 3 -Si(OEt) 3 スタンダードシラン Standard Silanes Dynasylan VTMO AMEO GLYMO n-bunh(ch 2 ) 3 -Si(OMe) 3 PEG~~Si(OMe) 3 HN[(CH 2 ) 3 -Si(OMe) 3 ] 2 スペシャルシラン Special Silanes Dynasylan 低 VOC オリゴマーシラン Low VOC Oligomeric Silanes Dynasylan 完全水系シランオリゴマー Water - Borne Silanes Dynasylan HYDROSIL 完全水系ゾルゲルテクノロジー SIVO SOL Technology Water - Borne Sol - Gel Technology 3 次元構造 VOC( アルコール ) 発生低 VOC VOC フリー Page 3 有機官能性シラン化合物と無機物表面とのカップリングに際し鍵となる反応はアルコキシシラン (Si- OR) からシラノール (Si-OH) が生成される加水分解反応ですシラノール (Si-OH) は極めて反応性が高く様々な種類の無機表面に作用します一方この加水分解反応時に必ず VOC であるアルコール ( メタノールやエタノール ) が副生致しますスイスや北欧といった環境意識の高い国々の VOC 規制に対応するため我々エボニック社はシランモノマーを縮重合し構造が明らかな低 VOC シランオリゴマー製品化に十年以上前に成功致しておりますその後も年々厳しさを増し続ける VOC 規制ですが我々エボニック社は VOC フリーを達成するだけでなく異なる複数のシランモノマーから調整することで多機能化しより高い付加価値を持った HYDROSIL シリーズ ( 水溶液 : 完全水系シランオリゴマー ) を製品化しておりますシラノール (Si-OH) の高い反応性を巧みに制御し構造が明らかで 1 年以上の製品寿命を達成できたのは世界最大のシラン製造会社である弊社の数十年の経験から得た知識あってのものです完全水系 Dynasylan の進化は HYDROSIL シリーズの成功にとどまらず三次元構造を持たせることにより水系ゾルゲルコーティングが可能になりました単なる添加剤としてだけではなく有機無機ハイブリッド型バインダとしての用途も可能となりました

4 完全水系 Dynasylan の選択指標 VOC フリーコート膜厚硬化温度, Page 4 完全水系 Dynasylan シリーズから最適な製品を選択する際には目的コート膜厚と硬化温度が重要な指標となります一般的にシランカップリング剤の性能を最大限引き出すには硬化温度 200 前後が理想的です高温での硬化が可能な場合目的とする膜厚が数十ナノメーター程度の薄膜向けには HYDROSIL シリーズをミクロン以上のより厚膜が必要な場合は SIVO110 を推奨致しております船舶や橋といった構造物など加熱硬化処理が困難な現場塗装への適応は長年の課題でありましたが完全水系 Dynasylan がその壁を打ち破りました非常に高い反応性を有するため溶媒の水が揮発することで無機材表面とシラノール (Si-OH) が反応し化学結合を形成致します目的とする膜厚がサブミクロン以下の場合は SIVO160 を数十 ~ 数百ミクロンオーダーの厚膜向けには SIVO140 を推奨致しておりますこれらの製品は 20 程度でも十分な密着性が得られますが 80 程度まで加温するとさらに密着性が向上しますもちろん硬化温度 200 にも対応します

5 Dynasylan HYDROSIL 2909 の紹介写真 : 左アリザリングリーン着色ラテックス塗料を塗布したアルミニウム基材水浴に 24 時間浸漬後クロスカット試験 1wt%HYDROSIL 2909 プライマー有 1wt%HYDROSIL l 2909 プライマー有写真 : 右アリザリングリーン着色ラテックス塗料を塗布したアルミニウム基材 QUV 試験機で乾湿サイクル (Dry100 分 Wet18 分 ) に 500 時間曝露後 Hydrosil 2909 プライマー無 Hydrosil 2909 プライマー無 Page 5 図は着色ラテックス塗料を塗付したアルミニウム材を耐久暴露試験後にクロスカット (ISO 2409) した結果です HYDROSIL2909 プライマーの有無で明らかな差が見て取れますプライマーは HYDROSIL 2909 をメトキシプロパノールで希釈し有効成分が約 1% になるように調整しましたアルミニウム基板上にプライマーを wet 膜厚 10 ミクロンでワンコートし室温にて 10 分間静置後 15 で 30 分間乾燥しましたアリザリングリーン着色ラテックス塗料は wet 膜厚 100 ミクロンでワンコートし室温にて 10 分間静置後 150 で 30 分間乾燥しました

6 Dynasylan SIVO 110 の紹介上図アルミニウム基板上での Dynasylan SIVO 110 ゾルゲルコーティング (SEM 像垂直切断 ; 下 : Al 基質上 : 熱架橋層 ) SIVO 110 下図ポリエステルコイルコーティングした亜鉛めっき鋼の食塩水噴霧試験結果 (500 時間 ) 左 : 溶剤系標準下塗 ( 乾層 5 μm) 右 : SIVO110 下塗 ( 乾層 <1 μm) Page 6 温度架橋ゾルゲルコーティングシステム用の完全水系 Dynasylan SIVO 110 の紹介です Dynasylan SIVO 110 はナノサイズのシリカ粒子をシランカップリング剤処理した不透明 ~ 乳白 / 無色 ~ 淡黄色の低粘性 (7 mpa s/cst@20 ) 弱酸性水溶液で水および水に可溶な有機溶剤 ( エタノールイソプロピルアルコールブチルグリコールメトキシプロパノール等 ) で希釈することができます反応性のシラノール (Si-OH) を高濃度で含む為適切な基板 / 基質表面と化学結合し 2 次元及び 3 次元シロキサンネットワークを形成することにより高度の架橋を作り上げます硬化中に官能性 SiO 2 ゾル粒子は密に充填した構造を取り共有結合によってシロキサンネットワークに取り込まれますこの現象は Dynasylan SIVO 110 によって並外れた硬度 ( 配合により最大鉛筆硬度 5H 迄 ) と引っ掻き傷抵抗性が得られ理由を説明しています上図はアルミニウム基板上に形成した Dynasylan SIVO 110 ゾルゲルコーティング膜の SEM 像です写真下部はアルミニウムの表面でその上が撮影のために垂直切断された SIVO 110 熱架橋層です非常に薄い膜 (<2 ミクロン ) を形成できるため柔軟性が得られます (DIN EN ISO 1519 によるマンドレル曲げ試験 : 2 mm) シラノール以外にエポキシ基に由来する有機官能基を含んでいるため上塗り ( 例えばエポキシ塗料 ) への高い密着性が得られます適切な基質は鋼ステンレス鋼亜鉛メッキ鋼アルミニウムガラスなどです下図はポリエステルコイルコーティングした亜鉛メッキ鋼の食塩水噴霧試験 (500 時間 ) の結果です一般的な有機溶剤系プライマーの 1/5 以下の乾燥膜厚にも拘らず Dynasylan SIVO 110 がよりすぐれた耐食性プライマーとして機能しています耐腐食性下塗用途以外にも 220 までの温度耐性を示す透明ゾルゲル上塗りにも有効です Dynasylan SIVO 110 を含む配合剤はスプレー含浸またはドクターブレードで塗布することができます平滑表面に塗布する場合約 5 g/m 2 の塗布量で推奨乾燥膜厚 0.2~2 ミクロンが得られます ( 約 4 ミクロンの湿層が約 1 ミクロンの乾層に相当 ) スプレー塗付には水で希釈物を使用します ( 処方例 : Dynasylan SIVO 110(20 重量部 ) Tego Wet280 (0.06 重量部 ) 水 (79.94 重量部 ))

7 Dynasylan SIVO 160 の紹介溶融亜鉛メッキ鋼 NSS 侵食促進試験 200 時間 SIVO 160 未処理三価クロム溶液 SIVO 160 水溶液 SIVO 160/ 三価クロム水溶液アルミニウム 5005 NSS 侵食促進試験 1000 時間腐食腐食小腐食無未処理 SIVO 160 水溶液 SIVO 160/ 三価クロム水溶液 Page 7 無機材料表面処理防錆プライマーを目的として開発された完全水系 Dynasylan SIVO 160 の紹介です SIVO 160 は無色 ~ 淡黄色の低粘性 (9 mpa s/cst@20 ) 弱酸性水溶液で重金属及びフッ素を含みません原液のままでもゾルゲルコート可能ですが膜厚が 1 ミクロン程度になり割れを起こしやすいためイオン交換水やアルコールで 8~10 倍に希釈して使用することが一般的です SIVO160 は酸性条件下のみ安定で塩基性条件下では徐々に縮重合が進行し沈殿物を形成することがありますので各種添加物と処方される際にはご注意下さい以下の基材に適合性がございますステンレス鋼溶融亜鉛メッキ鋼亜鉛メッキ鋼銅アルミニウムガラスセラミックプラスチックフィルム ( コロナ処理等の表面活性処理が必要 ) シリカ蒸着表面金属蒸着表面などに対して有効的に働きます得られる薄膜は高度に SiO 2 架橋しているため水や塩化物イオンを物理的にブロックします図中右上段は溶融亜鉛メッキ鋼に対する防食性能の比較です乾燥膜厚は 100~200 nm NSS 浸食促進試験 200 時間後未処理の場合全面白錆化に加えかなりの赤錆も発生しています SIVO160 希釈水溶液 (SIVO160: 12.5wt% + water: 87.5wt%) は三価クロム防錆溶液と同様の防錆性能を示しましたがほぼ白錆化し赤錆も確認されますこれに対し SIVO160 希釈水溶液にわずか 600ppm 三価クロム添加で劇的に防錆性能が向上致しました六価クロムの代替としては三価クロムと二価コバルトの混合液が用いられていますが SIVO160 は二価コバルトを用いなくとも有効な防食性能を発揮します図中右下段はアルミニウム 5005(Al-Mg 系合金 ) に対する防食性能の比較ですもともと耐食性能の高い金属ですが未処理の場合 NSS 浸食促進試験 1000 時間後では腐食により完全に変色していますこれに対し SIVO160 希釈水溶液にわずか 600ppm 三価クロム添加の系では腐食が見られませんまた SIVO160 希釈水溶液だけでも劇的に腐食が低減されています SIVO160 は重金属を含まず水洗不要の次世代化成処理液です

Dynasylan SIVO 140 の紹介 25 分指触乾燥時間 @ 相対湿度 80% (W140-2) 20 分 15 分ウェット 90 µm ウェット 250 µm 10 分 5 分 0 分 SIVO 140 溶剤系無機 1 液 1 固溶剤系無機 2 液 1 固 SIVO140 完全水系 1 液 1 固 W140-2 写真ジンクリッチ塗装 ( 乾燥膜厚約 35μm)

ジンクリッチ塗料はバインダと亜鉛粉末から処方されますが亜鉛粉末の濃度が非常に高い為乾燥すると亜鉛粒子同士が連結し導電性のある塗膜を形成しますジンクリッチ塗料は主に船体自動車ボディーの一部工場の鋼製品の保護や橋梁等構造物の重防食下塗りとして使用されますジンクリッチ塗料向バインダには幾つか種類がありポリエステルやエポキシ樹脂等の有機バインダの他耐熱性耐 UV

5wt% で二液型としてフィラーや顔料 ( 例えば亜鉛粉末酸化亜鉛酸化鉄シリカ雲母等 ) と処方可能です最も単純な処方例 (W140-2): (I) Dynasylan SIVO 140 (14.8 重量部 ) 脱イオン水 (5.4 重量部 ) 等 (II) 亜鉛粉末 (79.

8 Dynasylan SIVO 140 の紹介 25 分相対湿度 80% (W140-2) 20 分 15 分ウェット 90 µm ウェット 250 µm 10 分 5 分 0 分 SIVO 140 溶剤系無機 1 液 1 固溶剤系無機 2 液 1 固 SIVO140 完全水系 1 液 1 固 W140-2 写真ジンクリッチ塗装 ( 乾燥膜厚約 35μm) した冷間圧延鋼板の食塩水噴霧試験結果 (664 時間 ) Page 8 Dynasylan SIVO 140 は水系亜鉛末塗料のために新規開発された完全水系有機 - 無機ハイブリッドバインダで不透明 ~ 乳白 / 無色 ~ 淡黄色の低粘性 ( 約 1~10 mpa s/cst@20 ) 弱酸性水溶液です完全に加水分解され大気中への有機溶剤放出がほぼゼロの環境にやさしい製品ですジンクリッチ塗料はバインダと亜鉛粉末から処方されますが亜鉛粉末の濃度が非常に高い為乾燥すると亜鉛粒子同士が連結し導電性のある塗膜を形成しますジンクリッチ塗料は主に船体自動車ボディーの一部工場の鋼製品の保護や橋梁等構造物の重防食下塗りとして使用されますジンクリッチ塗料向バインダには幾つか種類がありポリエステルやエポキシ樹脂等の有機バインダの他耐熱性耐 UV 性に優れたケイ酸エステル系無機バインダが存在しますまた従来の溶剤系だけでなく水系ジンクリッチ塗料が市場に登場し始めていますが ( 例えば東京スカイツリーの重防食下塗り ) 既存製品は有機バインダの為残念ながらその耐熱性は無機バインダに比べて高くありません Dynasylan SIVO 140 の固形成分含有量は約 22.5wt% で二液型としてフィラーや顔料 ( 例えば亜鉛粉末酸化亜鉛酸化鉄シリカ雲母等 ) と処方可能です最も単純な処方例 (W140-2): (I) Dynasylan SIVO 140 (14.8 重量部 ) 脱イオン水 (5.4 重量部 ) 等 (II) 亜鉛粉末 (79.8 重量部 ) で得られた結果が図中にあります指触乾燥時間は膜厚が薄いほど温度が高いほど相対湿度が低いほど早くなりますが処方液は非常に早く乾燥します相対湿度 50% 20 においてウェット層厚 90 ミクロンの場合塗膜表面がタックフリーになるまでに要する時間は 5~6 分ですより高湿な相対湿度 80% 条件においても乾燥速度の低下は軽微でウェット層厚 90 ミクロンの場合 10 においても 8 分以内にタックフリーとなりました Dynasylan SIVO 140 ベースの処方は大気湿度が高くても塗料の乾燥硬化の妨げにはならず 5~40 で使用できます処方塗料の可使時間はフィラーの種類や濃度にもよりますが通常は 7 時間以上です塗装はスプレーブラシロ

9 ーラーを用いて塗付できます選択した塗付形態に適した均一性を得るため塗料に脱イオン水を添加することもできます処方の膜厚は薄くすることも, 厚くすること ( 乾燥膜厚約 60 ミクロン ) もできますがより厚くするためには 2 度塗りを推奨します Dynasylan SIVO 140 を含む処方を鉄または鋼に塗布する際は予め表面を洗浄する必要がありますので製造ラインではアルカリ洗浄をし屋外ではブラスト処理をして鉄鋼表面を洗浄してください図中下部にジンクリッチ塗装 ( 乾燥膜厚約 35 ミクロン ) した冷間圧延鋼板を 664 時間食塩噴霧試験した結果を示してあります完全水系 Dynasylan SIVO 140 亜鉛末処方 W140-2( 写真右 ) は標準的な溶剤系ケイ酸亜鉛塗料 2 種類 ( 写真左と中央 ) に勝るとも劣らない防食性能です

水性アクリルエマルションコアシェル化技術 TFC 製品紹介大成ファインケミカル

水性アクリルエマルションコアシェル化技術 TFC 製品紹介大成ファインケミカル水性アクリルエマルションコアシェル化技術 TFC 製品紹介大成ファインケミカルコアシェル化技術低分子乳化剤を用いて合成する汎用エマルションとコアシェルタイプエマルションの合成イメージを比較いたします汎用エマルション合成イメージモノマー相撹拌ラジカル重合水相モノマー相と水相は分離低分子乳化剤が界面に存在コアシェルタイプエマルション合成イメージ疎水性モノマーを乳化剤の疎水基が取り囲む