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技術 エポキシコ—トされた船殻表面を改質する方法並びに該方法で得られる表面

出願人 モーメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・インク
発明者 オーウェン・メイナード・ハーブリン
出願日 1999年10月20日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 1999-297995
公開日 2000年8月15日 (19年10ヶ月経過) 公開番号 2000-226553
状態 特許登録済
技術分野 流動性材料の適用方法、塗布方法 金属への塗装 塗料、除去剤
主要キーワード 基礎コーティング エポキシコーティング 促進剤混合物 接着剤塗料 アミン系硬化触媒 液体シリコーン 塗料膜 タイコート
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課題

エポキシコートされた船殻に二重シリコーン汚損除去コーティング系を十分に固着するための環境に害がなくてしかも効率的な方法の提供。

解決手段

エポキシコートした船殻などの耐腐食性鋼表面を、後でシリコーン汚損除去コーティングを塗布する際のタイコートとして、エポキシ−シリコーン−接着剤塗料で環境に害を与えないように処理する。

概要

背景

概要

エポキシコートされた船殻に二重シリコーン汚損除去コーティング系を十分に固着するための環境に害がなくてしかも効率的な方法の提供。

エポキシコートした船殻などの耐腐食性鋼表面を、後でシリコーン汚損除去コーティングを塗布する際のタイコートとして、エポキシ−シリコーン−接着剤塗料で環境に害を与えないように処理する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

硬化エポキシ樹脂でコートされた金属基材を、その上に後で二重シリコーン汚損除去コーティングが塗布できるように大気条件下で改質する方法であって、当該方法が、(a)硬化エポキシ樹脂でコートされた金属基材上に、(i)エポキシ樹脂塗料80〜85重量%及び(ii)揮発性炭化水素溶剤と部分縮有機シリケート可溶化金属触媒アミノアルキルトリアルコキシシランとを含むシリコーン接着促進剤15〜20重量%を含んでなるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を塗布する段階を含んでなり、アミノアルキルトリアルコキシシランがシリコーン接着促進剤中に、上記エポキシ−シリコーン−接着剤塗料を硬化時に少なくとも粘着状態、すなわち後で塗布される縮合硬化RTVを十分に固着するのに十分な程度の接着力を与えるか或いは不粘着状態に達しせしめたときにASTMD−4541による凝縮破壊値を与えるのに少なくとも十分な量で存在する、方法。

請求項2

前記アミノアルキルトリアルコキシシランがγ−アミノプロピルトリメトキシシランである、請求項1記載の方法。

請求項3

前記有機シリケートがアルキルシリケートである、請求項1記載の方法。

請求項4

硬化エポキシ樹脂でコートされた鋼基材を、その上に後で二重シリコーン汚損除去コーティングが塗布できるように大気条件下で改質する請求項1記載の方法であって、前記シリコーン接着剤合物が、ミネラルスピリットと部分縮合エチルシリケートと可溶化ジブチルスズオキシドと有効量のγ−アミノプロピルトリメトキシシランとを含む、方法。

請求項5

前記エポキシ−シリコーン−接着剤塗料を前記硬化エポキシ樹脂でコートされた金属基材の表面にスプレーする、請求項1記載の方法。

請求項6

前記縮合硬化RTVが有機ケイ素縮合硬化RTV結合層である、請求項1記載の方法。

請求項7

前記有機ケイ素縮合硬化RTV結合層の上に縮合硬化シリコーンRTVを塗布して二重シリコーン汚損除去コーティングを形成する、請求項6記載の方法。

請求項8

耐腐食性エポキシでコートされた鋼基材の表面に直接塗布されるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を用いることによる、二重シリコーン汚損除去コーティングで船殻コーティングするための環境に害のない方法。

請求項9

エポキシ樹脂塗料と該エポキシ樹脂の重量に基づいて有効量のアミノアルキルトリアルコキシシランとを含んでなるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料。

請求項10

前記アミノアルキルトリアルコキシシランがγ−アミノプロピルトリメトキシシランである、請求項9記載のエポキシ−シリコーン−接着剤塗料。

請求項11

部分硬化有機シリケートと可溶化金属縮合触媒とを含んでなる部分硬化系を有する、請求項9記載のエポキシ−シリコーン−接着剤塗料組成物

請求項12

耐腐食性エポキシでコートされた金属基材の表面に直接塗布されるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を用いて得られた二重シリコーン汚損除去コーティングを有する基材

請求項13

当該基材が船舶の船殻である、請求項12記載の基材。

0001

本発明は、エポキシ樹脂でコートされた船殻等の金属基材を、後で塗布される二重シリコーン汚損除去コーティングを結合せしめるための中間タイ層としてのエポキシ−シリコーン−接着剤塗料で処理する方法に関する。

0002

船底のように海水中に没する金属構造体には一般にフジツボや棲管虫や藻類などの生物が群がって、かかる構造体の表面に付着するようになり、抵抗の増加によって燃料消費の増大を引き起こすことがある。慣例として、このような露出される基材の表面を処理して汚損生物の付着を最小限にするため防汚塗料が用いられる。シリコーン類は、米国特許第4025693号、同第4080190号及び同第4227929号に記載されている通り、有効な防汚塗料として早くも1970年代には知られていた。

0003

Griffithの米国特許第5449553号(その開示内容は文献の援用によって本明細書に取り込まれる)には、無毒性防汚系が開示されており、該無毒性防汚系では、トップコートとして例えばGERTV11のようなシリコーン室温加硫性(RTV)縮合硬化組成物が塗布され、該シリコーンRTV縮合硬化組成物は海水と接し、半硬化有機ケイ素縮合RTV結合層に固着される。半硬化RTV縮合硬化結合層の一例は、上述のGriffithの米国特許第5449553号に開示されているような、Wacker Silicones Corporation(米国ミシガンエイドリアン)製のSilgan J−501である。この半硬化RTV縮合硬化結合層は船舶の船殻のようなエポキシ処理した金属基材に直接塗布されてエポキシ処理金属基材と接触し、後で塗布されるシリコーン縮合硬化RTVトップコートに対するアンカーとして役立てることができる。

0004

これらの縮合硬化RTVの組合せは、船舶の船殻に適切に固着すれば二重無毒性シリコーン汚損除去系として有効であることが判明している。二重無毒性シリコーン汚損除去系の塗布は好ましくは大気条件下において、例えば徹底的に洗浄し、サンドブラスト処理し、次いでエポキシ樹脂でコートしたばかりの船殻のようなエポキシコート金属基材に対して行われる。

0005

二重シリコーン汚損除去系において、海水に接するシリコーン室温加硫性(RTV)組成物と上述のシリコーン有機結合層との接着は概して満足のいくものであるものの、シリコーン結合層と金属基材上のエポキシコーティングとの間の接着は往々にして不十分であることが経験的に判明している。

0006

シリコーン結合層と船殻のような金属基材上のエポキシ樹脂コーティングとの接着性を改善するために従前開発された一つの方法は、「エポキシミストコート」と呼ばれることもあるブタノール硬化性エポキシ樹脂混合との等量混合物を使用するというものである。エポキシミストコートの製造に当たって、ブタノールと共にエポキシ樹脂塗料が使用されるが、これはEpon 828樹脂及びエポキシ樹脂要のアミン系硬化触媒、例えばHenkel Corporation(米国ペンシルヴァニアアンブラー)のVERSAMID 140等を含んでいてもよい。エポキシコートされた船殻に直接エポキシミストコートを塗布すると、二重無毒性シリコーン汚損除去系の塗布に先立って、二元エポキシ層が形成される。かくして得られる二元エポキシ層と後で塗布されるシリコーン有機結合層との間の接着力には改善がみられるものの、ブタノールが放出されるため環境上かなり問題があることが認められる。加えて、エポキシミストコートとシリコーン有機結合層との間に十分な結合を達成するには、特殊な混合法及び時間制限が必要とされることが判明している。

0007

そこで、エポキシコートされた船殻に二重シリコーン汚損除去コーティング系を十分に固着するための環境に害がなくてしかも効率的な方法を提供することが求められている。

0008

本発明は、以下「エポキシ−シリコーン−接着剤塗料」と呼ぶエポキシ−シリコーン混合物が、鋼又はアルミニウム製の船殻のようなエポキシコート金属基材に環境に害のないように塗布することができ、後で塗布されるシリコーン結合層を固着するための有効な基礎コーティングを形成し、この基礎コーティングを後で縮合硬化シリコーンRTV汚損除去トップコートで処理すれば上述の二重シリコーン汚損除去系を形成することができるという発見に基づくものである。

0009

エポキシ−シリコーン−接着剤塗料はエポキシ塗料と有効量のシリコーン接着促進剤とのブレンドを含んでなる。このシリコーン接着促進剤は、RTVシリコーン縮合硬化触媒系、すなわち部分縮有機シリケートジブチルスズオキシドのような均一分散又は可溶化金属触媒と有効量のγ−アミノプロピルトリメトキシシランのようなアミノアルキルトリアルコキシシランと、例えばミネラルスピリットのような炭化水素溶剤との混合物を含んでなる。

0010

本発明では、硬化エポキシ樹脂でコートされた金属基材を、その上に後で二重シリコーン汚損除去コーティングが塗布できるように大気条件下で改質する方法であって、当該方法が、(a)硬化エポキシ樹脂でコートされた金属基材上に、(i)エポキシ樹脂塗料80〜85重量%及び(ii)揮発性炭化水素溶剤と部分縮合有機シリケートと可溶化金属触媒とアミノアルキルトリアルコキシシランとを含むシリコーン接着促進剤15〜20重量%を含んでなるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を塗布する段階を含んでなり、アミノアルキルトリアルコキシシランがシリコーン接着促進剤中に、上記エポキシ−シリコーン−接着剤塗料を硬化時に少なくとも粘着状態、すなわち後で塗布される縮合硬化RTVを十分に固着するのに十分な程度の接着力を与えるか或いは不粘着状態に達しせしめたときにASTMD−4541による凝縮破壊値を与えるのに少なくとも十分な量で存在する、方法が提供される。

0011

本発明では、エポキシ樹脂塗料と該エポキシ樹脂の重量に基づいて有効量のアミノアルキルトリアルコキシシランとを含んでなるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料も提供される。本発明では、上述の方法で処理して得られる基材も提供される。

0012

本発明で用いる「シリコーン縮合硬化RTV組成物」という表現は、液体シリコーン混液を意味し、「二成分」混合物として製造されることが多い。本発明で用いる「二液型シリコーンRTV」という表現は、場合によって「第1成分」及び「第2成分」と呼ぶこともある液体シリコーン混合物が、両者を室温で混合したときに、液体状態からゴム弾性もしくはゴム状態へと転化されることを意味する。

0013

第1成分には、一般にシラノール末端ポリジメチルシロキサンのようなシラノール末端ポリジオルガノシロキサンが例えば炭酸カルシウムのような充填剤とともに用いられる。第2成分には、カルボン酸金属塩金属化合物のような硬化触媒を用いることができる。例えばジブチルスズオキシドのようなスズの酸化物が好ましいが、その他の金属化合物、例えば酢酸酪酸オクタン酸のような酸残基鉛とジルコニウムアンチモン及びマンガンの塩も有効であることが判明せいている。これらの化合物は、部分縮合有機シリケート、例えばエチルシリケートのようなアルキルシリケートとともに使用できる。さらに詳しい説明は、Griffithの米国特許第5449553号(その開示内容は文献の援用によって本明細書に取り込まれる)に見いだすことができる。

0014

上述の構成成分に加えて、二液型シリコーンRTVの両成分は、それぞれ、これらの塗料様材料の塗布を容易にするため、炭化水素溶剤のような有機溶剤、例えばミネラルスピリットを過半量含んでいることが多い。

0015

エポキシ−シリコーン−接着剤塗料は好ましくはGE Silicones(米国ニューヨークウォーターフォード)のシリコーン接着剤であるSCM501CをAmeron Co.(米国カリフォルニアブリー)のAMEROLOCK400FDのような好適なエポキシ樹脂塗料と十分にブレンドすることによって製造される。各種構成成分を十分に混合した後、得られた混合物はエポキシコート鋼基材の表面の第二層としてスプレー塗装等によって4〜10ミル、好ましくは6〜8ミルの厚さに塗布することができる。こうして処理したエポキシ基材上のシリコーン結合層の有効な結合力は、揮発分蒸発後、エポキシ−シリコーン−接着剤層の粘着状態が維持されている限り達成可能である。こうした特徴により、20時間さらにはそれ以上にも及ぶ適度な可使時間を得ることができる。

0016

本発明の実施に用いられるアミノアルキルトリアルコキシシランは好ましくはγ−アミノプロピルトリメトキシシランであるが、NH2RSi(OR1)3(式中、Rはメチレンジメチレン又はC(4-8)アルキレンであり、R1はC(1-8)アルキルである)のような他のアミノアルキルトリアルコキシシランを使用することもできる。

0017

業者が容易に本発明を実施できるように、以下の実施例を例示のために挙げるが、本発明を限定するためのものではない。特記しない限り、部はすべて重量部である。

0018

例1
エポキシ−シリコーン−接着剤塗料は、Ameron Co.(米国カリフォルニア州ブリー)のAMEROLOCK400FDエポキシ樹脂塗料と15重量%のシリコーン接着促進剤を十分に混合することによって調製される。このシリコーン接着促進剤であるSCM501CはGE Silicones(米国ニューヨーク州ウォーターフォード)の製品であり、62重量%のミネラルスピリットと、11.3重量%の部分縮合エチルシリケートと3.8重量%の可溶性ジブチルスズオキシドと22.5重量%のγ−アミノプロピルトリメトキシシランから基本的になる。得られたエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を、6インチ×6インチのエポキシ樹脂コート鋼試験板上にスプレー塗装する。二重エポキシコーティングを有していて第二コートが6〜8ミルの厚さの鋼板が得られる。得られた塗装板を空気硬化すると大気条件下で4時間後に粘着状態に達する。

0019

シリコーン結合性RTV組成物であるWacker Silicones Corporation(米国ミシガン州エイドリアン)製のSilgan J−501を上記二重エポキシコート鋼板上に塗装する。3時間後にコーティングが形成されるが、これは二重エポキシコート鋼板に対して優れた接着性を示す。

0020

例2
AMEROLOCK400FDエポキシ樹脂塗料と15重量%のシリコーン接着促進剤からなるエポキシ−シリコーン−接着剤塗料を例1に従って調製した。この塗料ブレンドを、最初に硬化エポキシ樹脂塗料でコートした6インチ×6インチの鋼試験板上にスプレー塗装する。第二コートが6〜8ミルの厚さの二重エポキシコーティングを有する鋼板が得られる。

0021

鋼板表面の第二塗料膜の表面に鋼製接着ドーリを埋め込む。4日間の硬化時間の後、液圧接着試験装置を用いて接着ドーリを引っ張る。接着測定値はKTACompany(米国ペンシルヴァニア州ピッツバーグ)製のHATE MARK 1V試験装置を用いてポータブルアドヒージョンに関するASTMD−4541に準じて得られる。上記硬化接着促進剤混合物では、300〜325psiで凝集破壊が起こったが、凝集破壊とはトップコートとタイコートの間で薄利が起こる代わりにトップコート内部で破壊が起こることを意味する。

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