(57)【要約】      （修正有）【課題】低温で硬化可能であり、形成された膜は、柔軟性に優れ、有害な有機ガスを放出しない無機コーティング組成物を提供する。【解決手段】硬化可能な無機コーティング組成物であって、前記無機コーティング組成物は、７０−８０ｗｔ％の無機溶液（前記無機溶液は３０−４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルを含有）、５−１０ｗｔ％の第１の機能性添加剤（チタン酸カリウム、アルミナ、又は前記の混合物から選択）、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤を含む無機コーティング組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温で硬化可能な無機コーティング組成物であって、
前記無機コーティング組成物は、
７０−８０ｗｔ％の無機溶液（前記無機溶液は３０−４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルを含有）、
５−１０ｗｔ％の第１の機能性添加剤（チタン酸カリウム、アルミナ、又は前記の混合物から選択）、
１０−２０ｗｔ％の無機顔料、
０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
を含むことを特徴とする無機コーティング組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシランは式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１，Ｒ２は置換または無置換のアルキル基またはアリール基（炭素数ｎは１−１０；ｍは０−３）である
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項３】
前記Ｒ１，Ｒ２は、メチル基、エチル基、フェニル基、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、及びＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２からなる群の中から選択された少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項２の無機コーティング組成物。
【請求項４】
前記シリカゾルは２０−４０ｗｔ％のシリカ（ＳｉＯ２）粒子を含み、前記シリカ粒子のサイズはナノメートルからミクロンのオーダーである
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項５】
前記他の機能性添加剤はトルマリン、希土類鉱石、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項６】
前記第１の機能性添加剤は３−５ｗｔ％のチタン酸カリウムを含み、前記チタン酸カリウムは針状であり、粒子サイズが１−１００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項７】
前記アルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項２の無機コーティング組成物。
【請求項８】
前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項９】
前記無機コーティング組成物の成分は超音波で処理される
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項１０】
前記超音波の周波数は２０ＫＨｚ以上であり、処理時間は３０−４０分である
ことを特徴とする請求項９の無機コーティング組成物。
【請求項１１】
前記超音波は、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合、反応ステップにおいて、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合物を処理する為に用いられる
ことを特徴とする請求項９の無機コーティング組成物。
【請求項１２】
請求項１の無機コーティング組成物の調製方法であって、
前記調製方法は次のステップを具備することを特徴とする調製方法。
主剤と硬化剤を各々の成分で調整する。
前記主剤の調製方法は以下の通りである。先ずシリカゾルを攪拌し、有機溶媒を加え、攪拌し、脱イオン水を加え、攪拌し、反応温度を５０℃以下に調節する。前記有機溶媒はメタノール、エタノール、イソプロパノール、又は少なくともそれらの中の二つの混合物から選択される。
前記硬化剤の調製方法は以下の通りである。前記有機アルコキシシラン、第１の機能性添加剤、無機顔料、及び他の機能性添加剤を脱イオン水に加える。
均質になるまで混合する。
【請求項１３】
請求項１の無機コーティング組成物の調製方法であって、
前記調製方法は次のステップを具備することを特徴とする調製方法。
（１）  無機溶液の調製：３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒および２５−３０wt％のシリカゾルと混合し、前記混合物を、４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌して、ゾル状態の無機溶液を得る。
（２）  無機コーティング混合物調製：ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、及び０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合し、前記混合物を攪拌し、無機コーティング混合物を得る。
（３）  ステップ（２）で得た無機コーティング混合物を、ホモジナイザに入れて、高速で１−２時間攪拌し、粒子を均質化する。
（４）  ステップ（３）で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットで濾過し、大きい粒子を除去して、低温で硬化可能な無機コーティング組成物を得る。
【発明の詳細な説明】
【発明の技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング組成物に関する。特に、低温で硬化可能な無機コーティング組成物及びその調製方法に関する。より詳しくは、アルコキシシランとＳｉＯ２粒子とが、水に分散し、加水分解反応により互に反応し、縮合重合反応を起こす。その後、物理的化学的特性を与える為に、第１の機能性添加剤、無機顔料粉末、及び他の機能性添加剤が、低温で硬化可能な無機コーティング組成物を形成する為、加えられる。
【発明の背景】
【０００２】
従来の塗料（paint）または塗膜(coating)は、構造物及び建築物の保護、構造物及び建築物の延命、構造物及び建築物の長期に亘る美観の維持に用いられる。その為、塗料または塗膜は取り扱いが簡単で、無臭でなければならない。前記コーティングによって形成された膜は、優れた光沢を持ち、長期間に亘って膜が維持され、例えば耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐水性、耐細菌性等の十分な耐薬品効果を有し、更に、例えば不燃性、難燃性、防水性、高付着力、断熱性等の優れた物理的特性を有していなければならない。また、人体に害を及ぼさないこと、環境汚染を引き起こさないこと等の安全性を保障するものでなければならない。このような特徴は、塗料または塗膜においては最終ゴールである。
従来の耐腐食性塗膜または建築物塗膜は有機化合物によって形成される。前記有機化合物は、粗製油から抽出され、様々な化学物質と混合されるので、有機エレメントを大量に含む。塗料または塗膜が長期に亘って適用されていると、コーティングによって形成された膜の表面にひび割れが生じる。そのひび割れの内部に微生物が増殖し、膜は剥がれ落ちる。長期間紫外線に曝されると、膜は退色し、汚染耐性も低下する。加えて、多くの塗料は、人体にとって有害となる様々な汚染物質を含む。それらの汚染物質は、皮膚病、頭痛、吐き気、及びその他の環境に起因する病気を引き起こす。更に、石油の備蓄には限界があるが、需要は急速に伸びている。塗料製造の原材料の供給も益々激化している。同時に、上記のような従来のコーティングにおける課題を解決する為に、幾つかの無機塗膜が提供されている。無機塗膜は、主に、結合剤、顔料、溶媒、及び添加剤を含む。従来のセラミック塗膜は結合剤を含む。前記結合剤は有機ポリマーである。例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂またはテリレン樹脂である。前記セラミック塗膜はセラミック充填粉末を含む。前記前記セラミック塗膜は有機溶媒を含む。例えば、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびエチルアセテート等である。添加剤の多くもまた有機材料である。
水性の無機塗膜には有機塗膜にない利点が多々ある。水性の無機塗膜には、例えば高硬度、優れた耐候性と防汚性、耐溶剤性、長期耐熱性と環境親和性がある。その為、水性の無機塗膜は、工業用の防食塗装、民間建築物用の塗膜、および特殊塗膜等に広く使用されている。
しかし、水性の無機塗膜は、明らかに脆く、柔軟性に非常に乏しく、収縮割合が大きい。これらの欠点は耐衝撃性を乏しくする。加えて、膜形成が困難で、塗膜が破断しやすく、深刻なひび割れが引き起こされる。なお、不純物の無い無機塗膜は硬化に高温を必要とする。現存するような低温硬化型の無機塗膜は、無機セラミック塗膜とも呼ばれ、２００℃の温度で硬化可能である。その為、作業プロセスにおいて課題や不便な点が多い。上記の欠点により、水性無機塗膜が広く用いられるのは困難である。
【発明の要約】
【０００３】
有機塗膜が環境に有害なこと、無機塗膜が柔軟性に欠けること、更には従来のセラミック塗膜は熱が必要なこと、従来技術にあっては硬化が手間である等の課題を解決する為に、本発明は、低温で硬化可能な無機コーティング組成物とその調製方法を提供する。前記無機コーティング組成物は、低温で硬化可能である。前記無機コーティング組成物によって形成された膜は、柔軟性に優れ、有害な有機ガスを放出しない。そして、環境に有益である。低温とは１０℃から４０℃である。
上記のような技術上の課題を解決するために、本発明は、以下の技術的解決策を提供する。
低温で硬化可能な無機コーティング組成物であって、以下の成分を含む。
７０−８０ｗｔ％の無機溶液。前記無機溶液は、３０−４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン（アルコキシシランまたは有機シランとも呼ばれる）と、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒と、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルとを含む。
５−１０ｗｔ％の第１の機能性添加剤。前記第１の機能性添加剤はチタン酸カリウム、アルミナ、又はそれらの混合物から選択される。単に、機能性添加剤とも呼ばれる。
１０−２０ｗｔ％の無機顔料。
０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤。
上記比率は、前記無機コーティング組成物全体の中の各成分の割合を重量で表されたものである。
前記無機コーティング組成物は１００ｗｔ％である。
更に、前記無機コーティング組成物は脱イオン水も含む。
更に、前記無機コーティング組成物は他の機能性添加剤を０．５−１．５ｗｔ％含む。
更に、前記無機コーティング組成物は他の機能性添加剤を０．５−１．０ｗｔ％含む。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記アルコキシシランは式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表される。前記Ｒ１，Ｒ２は、置換または無置換のアルキル基またはアリール基（炭素が１−１０）である。ｍは０−３である。Ｒ１とＯＲ２との総数は４である。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記Ｒ１及び／又は前記Ｒ２は、メチル基、エチル基、フェニル基、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２，ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、及びＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２を含む群から選択された少なくとも一つである。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記シリカゾルはシリカ（ＳｉＯ２）粒子を２０−４０ｗｔ％含む。前記シリカ粒子の大きさはナノメートルサイズからミクロンサイズである。
前記無機コーティング組成物は脱イオン水も含む。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記無機顔料は、酸化チタン、黄鉛(chrome yellow)、アイアンブルー(iron blue)、カドミウムレッド(cadmium red)、カドミウムイエロー(cadmium yellow)、カーボンブラック、ベンガラ(iron oxide)、黄酸化鉄(iron oxide yellow)、又はそれらの混合物から選択される。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記他の機能性添加剤は、トルマリン、希土類鉱石、又はそれらの混合物から選択される。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記機能性添加剤は３−５ｗｔ％のチタン酸カリウムを含む。前記チタン酸カリウムは針状である。その粒子サイズは１−１００ｎｍである。
更に、前記無機コーティング組成物は、シランカップリング剤も含む。前記シランカップリング剤は前記無機コーティング組成物の総重量の５−４０ｗｔ％である。前記シランカップリング剤は塗布前の前記無機コーティング組成物に添加される。前記シランカップリング剤を添加する前の無機コーティング組成物はパートＡと呼ばれる。シランカップリング剤はパートＢと呼ばれる。パートＡとパートＢとの重量割合は６０−９５：５−４０である。パートＡとパートＢの総重量は１００である。パートＡが塗布される前に、パートＢがパートＡに加えられる。パートＡとパートＢを入れた容器を回転ローラに載せて、パートＡとパートＢを混合・硬化させる。硬化に要する時間は２−２０時間である。容器の回転レートは５０−４００ｒ／ｍｉｎである。前記シランカップリング剤はメチルトリメトキシシランである。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記ＯＲ２は、加水分解性アルコキシシランである。前記加水分解性アルコキシシランは、水、空気中の水分、又は基材の表面に存在する水分で加水分解する。そして、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基が形成される。Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合（Ｍは基材）によって前記基材の表面（Ｍ−ＯＨ）に強く結合する。
更に、前記無機コーティング組成物において、前記アルコキシシランはメチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である。
前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物である。
更に、前記無機コーティング組成物の成分は超音波処理されてもよい。前記超音波の周波数は２０ＫＨｚ以上である。処理時間は３０−４０分である。更に、前記超音波の周波数は２０−２５ＫＨｚである。
更に、前記無機コーティング組成物の調製プロセスにおいて、前記超音波は、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合反応ステップにおいて、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合物を処理するのに使用される。
超音波分散のオペレーティング理論は以下の通りである。即ち、２０ＫＨｚを超える周波数の超音波が物体の表面に照射されると、空気圧が繰り返し大きく減圧する。キャビテーション現象が起きる。キャビティが破断されると、部分的に高温・高圧とエアージェットが発生する。超音波により発生するエネルギーは、粒子を分散し、破断し、均質化するのに用いられる。
更に、パウダー原材料を完全に分散させる為に、使用前に、これらの原材料に超音波が照射される。
更に、化学反応をより完全に行わせる為に、使用前に、前記液体原材料に超音波が照射される。
本発明は、前記無機コーティング組成物の調製方法を提供する。
前記調整方法は下記の通りである。
前記主剤と前記硬化剤の前記成分の調製。
前記主剤の調製方法は次の通りである。最初はシリカゾルの攪拌。前記有機溶媒の添加。続けて攪拌。脱イオン水の添加。続けて攪拌。反応温度を５０℃以下に調節。前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの少なくとも二つの混合物から選択される。
前記硬化剤の調製方法は次の通りである。前記有機アルコキシシラン、第１の機能性添加剤、無機顔料、及び他の機能性添加剤を、前記脱イオン水に添加。そして、十分に混合。
前記主剤および前記硬化剤が混合される。粒子を除去する為、３２５−１０００メッシュのネットで濾過される。前記無機コーティング組成物が得られる。
更に、前記主剤の調整方法は次の通りである。先ず、シリカゾルの攪拌。前記有機溶媒を徐々に添加。続けて攪拌。脱イオン水を徐々に添加。続けて攪拌。前記シリカゾルが脱イオン水と混合されると、発熱する。反応温度は５０℃以下に調節されなければならない。前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの少なくとも二つの混合物から選択される。前記有機溶媒は乾燥速度に影響する。この欠点は、保存能力を向上させることで相殺される。
前記主剤の粘度は、通常、フォードカップで評価される。前記粘度は、通常、１４−１５秒である。
本発明は、前記無機コーティング組成物の他の調製方法を提供する。
前記調整方法は次のステップを有する。
（１）  無機溶液調製：３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、及び２５−３０ｗｔ％のシリカゾルと混合。４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。ゾル状態の無機溶液が得られる。
（２）  無機コーティング混合物調製：ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の前記無機溶液を、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。前記混合物を攪拌。無機コーティング混合物が得られる。
（３）  ステップ（２）で得た前記無機コーティング混合物を、ホモジナイザに投入：高速で１−２時間攪拌。粒子が均質化される。
（４）  ステップ（３）で得られた均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットを用いて、粒子を除去する為に、濾過。低温で硬化可能な無機コーティング組成物が得られる。
更に、前記ステップ（１）において、無機溶液の調製：  ３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルと混合。４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。前記アルコキシシランが、前記混合溶液中で、シリカゾルと反応すると、発熱する。前記混合物は懸濁状態から徐々に透明になる。前記有機溶媒を加える目的は、前記溶液の粘度と反応速度を調整することである。上記のプロセスでゾル状態の無機溶液が得られる。
更に、前記ステップ（２）において、無機コーティング混合物を撹拌：  ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％のチタン酸カリウム又はアルミナ、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。その混合物を攪拌。無機コーティング混合物が得られる。
更に、前記ステップ（１）において、無機溶液の調製：  前記３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、前記１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０wt％のシリカゾルと混合。その混合物を４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。同時に、前記混合物に超音波が照射される。この時、前記アルコキシシランが前記混合溶液中のシリカゾルと反応し、発熱する。前記混合物は懸濁状態から徐々に透明になる。上記プロセスにおいて、化学反応が起きている間、超音波が照射される。Ｓｉ−Ｏ結合の結合角が調節される。分子構造の配向が調節される。自己成長の代わりに、Ｓｉ−Ｏ結合の成長を制御できる。
前記無機塗膜の柔軟性を向上させる為、ファイバー形状のチタン酸カリウムが用いられる。前記チタン酸カリウムは、材料の柔軟性を向上させることが出来る。前記無機顔料として金属酸化物を用いてもよい。
前記オルガノシランは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物であってもよい。
上記の無機コーティング組成物は、無機セラミックコーティングとも呼ばれる。
更に、前記無機セラミックコーティングの調製方法は次の通りである。
フェイズ１，ゾル状態の前記無機溶液の調製：  ３０−４０ｗｔ％の少なくとも一種または二種のアルコキシシランを、２５−３０ｗｔ％の前記シリカゾルと混合。その混合物を４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。ゾル状態の無機溶液が得られる。
フェイズ２，攪拌混合：  前記フェイズ１で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％のチタン酸カリウムおよび／またはアルミナ、１０−２０ｗｔ％の酸化チタンの無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。その混合物を攪拌混合。無機コーティング混合物が得られる。
フェイズ３，前記フェイズ２で得た無機コーティング混合物をホモジナイザに投入：前記無機コーティング混合物を、粒子を均質化する為、高速で１−２時間攪拌。
フェイズ４，濾過：前記フェイズ３で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットを用いて濾過し、大粒の粒子を除去。無機セラミックコーティングが得られる。
更に、無機溶液を調製するフェイズにおいて、有機溶媒の添加。更に、前記フェイズ２において、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤は、３−５ｗｔ％の粒子サイズが１−１００ｎｍのチタン酸カリウムを含む。
前記無機コーティング組成物で形成された無機塗膜の構造と理論は以下の通りである。
前記アルコキシシランは、分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表される。前記ＯＲ２は、加水分解可能なアルコキシシランであり、水、空気中の水分、または基材の表面に存在する水分で加水分解され、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基を形成する。前記（Ｓｉ−ＯＨ）基は、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合により、基材の表面（Ｍ−ＯＨ）と強く結合する。表１に示される通り、前記Ｓｉ−Ｏ結合は、他の結合よりも結合エネルギーが高い。前記無機塗膜は、耐候性、耐薬品性、摩擦抵抗、高硬度を特徴とする。前記無機塗膜は、ケイ素−酸素結合の柔軟性とレジリエンスにより、耐寒性および繰り返しのヒートショックに対する耐性も特徴とする。
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本発明において、前記有機シランは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の存在下における加水分解と縮合重合によって、無機溶液を形成する。前記無機溶液は、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基を有する。この基は、強い結合エネルギーをもつＳｉ−Ｏ−Ｍ結合を生じさせる。この為、前記無機溶液自体が強い結合剤の役割を果たすことができる。
更に、前記無機シランは、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である。２０−３０ｗｔ％のシリカゾルを加え、その混合物を攪拌することによって、上記無機溶液が得られる。シリカゾルの量が上記の範囲から外れると、Ｓｉ−Ｏ−Ｍの結合力が弱まり、高温で膜が剥離する。
加えて、前記コーティング組成物によって形成された膜の物理・化学的特性を向上させる為、チタン酸カリウムまたはアルミナが第１の機能性添加剤として用いられてもよい。これらの原材料の粒子は針状またはプレート状であるので、ひび割れが防止される。コーティング組成物の粘度が調節できる。第１の機能性添加剤の量は５−１０ｗｔ％の範囲内である。第１の機能性添加剤の量が５ｗｔ％よりも少ないと、膜の性能低下を招く恐れが有り、膜表面が粗面となる。第１の機能性添加剤の量が１０ｗｔ％よりも多いと、膜の光沢や付着力が低下する。
本発明における前記無機コーティング組成物は、従来技術における塗料の代わりに用いることができる。その為には、色彩が豊かでなければならない。従来技術における塗膜では、色のバリエーションを得る為に、有機顔料や染料を用いるが、これらの有機物には様々な問題がある。よって、本発明における前記無機コーティング組成物は、様々な色を表現する為に、金属酸化物の顔料を用いる。１０−２０ｗｔ％の顔料を含むことが望ましい。この範囲より顔料の量が少ないと光沢が低下し、この範囲より多いと膜と基材との間の付着力が低下する。加えて、前記膜に更なる特性を与える為に、本発明における前記無機コーティング組成物は０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤を含む。
加えて、光触媒効果を得る為に、前記無機コーティング組成物に酸化チタンが添加されてもよい。酸化チタンは光によって活性化する為、様々な汚染物質を無害なものに変えることができる。
加えて、必要に応じて、マイナスイオンを発生させたり、遠赤外線を放射したりする為に、前記無機コーティング組成物に前記他の機能性添加剤が加えられてもよい。前記他の機能性添加剤は、マイナスイオンを発生し得る物質を含む。一般的には、トルマリンや希土類鉱石がマイナスイオンを発生し得る物質として用いられる。
前記無機コーティング組成物は、機能性添加剤を加えることによって、塗膜に柔軟性を与え、ひび割れを防止し、膜厚の問題を解消する。低温で硬化可能な無機コーティング組成物を調製する為に、シリカゾルとアルコキシシランとの間で縮合重合反応が行われる。前記無機コーティング組成物は、低温で硬化し、無機膜を形成する。この膜は優れた特性を有する。即ち、人体に対し無害で、かつ、環境にも安全である。
先行技術と比較しても、本発明における前記無機コーティング組成物は、従来技術にはない優れた特性を有する。即ち、本発明は、前記無機コーティング組成物にとって困難な課題である低温での硬化を解決する。前記無機コーティング組成物は巨大な建物や装置の表面に用いることができる。本発明は、大型の焼成装置を必要としない。ボイラー等も必要ない。本発明は、生産性を向上させ、燃費を削減する。環境にも有益である。加えて、前記無機コーティング組成物で形成された膜は十分な柔軟性がある。加えて、本発明における前記無機コーティング組成物は、有害な有機原材料を含まず、取り扱いが簡単で、無臭であり、優れた化学的・物理的耐性を有し、膜を長期間維持することができ、人体に対し無害で、環境を汚染することもなく、安全性が確保されており、有用な結果をもたらす。更に、前記膜は、ＶＯＣやホルムアルデヒド等の有害物質の発生を防止できる。シックハウス症候群の発生を低減できる。加えて、前記膜の成分は無機原材料なので、前記膜を廃棄する場合にも、環境に対する影響を最低限に抑えることができる。また、熱および紫外線に対する耐性を特性とするため、剥落や退色を防止し、長期にわたって美しい外観を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性テストの構造概略図である。
【発明の詳細な説明】
【０００５】
以下、本発明において提供される技術的解決および調製方法による実施例を幾つか以下に記載する。これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
実施例１
本発明は無機コーティング組成物を提供する。その調製方法は以下の通りである。
（１）  無機溶液の調製：  ３０ｗｔ％のシリカゾルが３０ｗｔ％の有機シランと１５ｗｔ％のエタノールに混合される。混合溶液が４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌される。前記有機シランはメチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、又はそれらの混合物である。前記有機シランとシリカゾルの混合溶液は、化学反応を起こし、発熱する。前記混合溶液は懸濁状態から透明な状態に変化する。この時、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物が加えられ、前記溶液の粘度と反応速度が調節される。これらのプロセスを経てゾル状態の無機溶液が調製される。
（２）  混合溶液の攪拌：  ステップ（１）で得た無機溶液、９ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウムまたはアルミナ）、１５ｗｔ％の酸化チタンの顔料パウダ、及び１ｗｔ％の他の機能性添加剤が混合・撹拌され、無機セラミック混合物が形成される。
（３）  均質化：  ステップ（２）で得た溶液がホモジナイザに入れられ、高速で１−２時間攪拌され、粒子が均質化される。
（４）  コーティングの濾過：  均質化された物質が３２５−１０００メッシュのネットで濾過され、大きい粒子が除去され、無機コーティング組成物が得られる。
実施例２
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のテトラエトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
１０ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は３ｗｔ％）
１９．５ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
実施例３
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
８０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：４０ｗｔ％のテトラエトキシシランとメチルトリメトキシシランの混合物（テトラエトキシシランとメチルトリメトキシシランとの比率は重量で１：１）、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
５ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は４ｗｔ％）
１３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
実施例４
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
８０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、２０ｗｔ％のエタノール、３０ｗｔ％のシリカゾル
６ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は５ｗｔ％）
１３ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤（希土類鉱石）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
実施例５
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７４．５ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のメチルトリエトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２９．５ｗｔ％のシリカゾル
５ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
２０ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（希土類鉱石）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
実施例６
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７７ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３５ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２７ｗｔ％のシリカゾル
７ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１５ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリンと希土類鉱石との混合物（トルマリンと希土類鉱石との比率は重量で１：１））
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
前記アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは０である。
実施例７
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ｍは１である。
実施例８
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、ｍは２である。
実施例９
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、ｍは３である。
実施例１０
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はメチル基、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは１である。
実施例１１
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はエチル基、前記Ｒ２はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ｍは１である。
実施例１２
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はフェニル基、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、ｍは２である。
実施例１３
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はメチル基、ｍは３である。
実施例１４
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はメチル基及び／又はエチル基、ｍは２である。
実施例１５
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは１である。
実施例１６
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランはフェニルトリメトキシシランである。
上記実施例で得られた無機コーティング組成物が基材上にコーティングされ、膜が形成される。その膜厚は３０±５μmである。基材はアルミニウムプレートである。前記アルミニウムプレートのサイズは１５ｃｍ×７．５ｃｍである。低温で７日間かけての硬化が行われ、硬質膜が形成された。
上記実施例１−１６で得られた無機コーティング組成物によって形成された膜のテスト結果およびテストデータが表２および表３に示される。
2017020009.tif 000004
2017020009.tif 000005
柔軟性テスト：  本発明における無機コーティング組成物が柔らかな基材上にコーティングされる。硬化して膜が形成される。前記基材は屈曲性が有るアルミニウムシートである。前記基材の厚みは０．３ｍｍである。前記膜厚は２０−２５μｍである。図１に示されように、ロッド２が膜１の上に置かれる。ロッド２の直径は９．５ｍｍである。前記基材は、前記ロッドに沿って曲げられ、膜と一緒に水平面に並行に折り曲げられ、ロッドの周りに巻きつけられる。前記折り曲げられた膜の表面にはひび割れはない。
前記無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性は、スクラッチテストまたは振り子式硬度テストでも評価できる。前記スクラッチテストおよび振り子式硬度テストは、以下の通りである。
水性ＰＵアクリルコーティングによって形成された膜は優れた柔軟性を有するので、ここでは比較として用いられる。本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性がテストされる。テスト結果を比較する為に水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性がテストされ、本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性が評価される。
スクラッチテストにおいては、ブレークスルー・フォースが用いられる。テスト方法は次のステップを有する。
（１）  前記コーティング組成物がスチール基材上にコーティングされ、所定厚の膜が形成される。
（２）  前記膜の上に針が置かれる。
（３）  前記針に力を加え、押しながら膜の上を動かす（前記力は、６０秒間で、０Ｎから１００Ｎまで増加）。
（４）  この間に、前記針を、前記膜の上を、１ｃｍ移動。
（５）  前記膜が破断された時点の力のデータを観察、記録。
破断基準は以下の通りである：  前記膜を水で洗浄することにより、前記膜は、基材から剥離し、前記基材が鮮明に見える。前記膜の破断力が大きくなると、前記膜は、スクラッチに対する耐性が大きくなり、前記膜の柔軟性が向上する。
振り子式硬度テストは次のステップを有する。
（１）  前記コーティング組成物がスチール基材上にコーティングされ、所定厚の膜が形成される。
（２）  振り子が前記コーティングされた基材上でスイングされる。
（３）  振り子が二つのボール上に止まる。
（４）  基材の柔らかさで振動が抑制される。
（５）  振り子硬度が秒刻みで与えられ、振幅を６°から３°度に減じる。
時間が長くなれば、前記膜の振り子硬度が高くなり、前記膜の柔軟性は劣化する。
鉛筆硬度テスト：  三菱鉛筆を４５°の角度で硬度テスト装置上に固定し、前記鉛筆に１Ｋｇの力を加えて、押しながら前に移動させる。
付着力テスト：  １００回グリッド法が用いられる。
摩耗テスト：  摩耗テスト装置（ＫＰＭ−０４２モデル）を用いる。回転盤にはＣＳ−１０を用いる。サンプルをテスト装置上に置き、重力５００ｇで５００回転を加える。その後、ＵＶ分光光度計を用いて、サンプルの表面３７０ｎｍで吸光度を測定し、前記表面がぼやけてくるか否かを観察する。摩耗耐性は最後のステップでテストされる。
比較例１
無機コーティング組成物を調整する。その調製方法は以下の通りである。
（１）  無機溶液の調製：  ３５wt％のシリカゾルが１００ｗｔ％のメチルトリメトキシシランに混合される。混合溶液が５０℃の温度で１０分間攪拌される。エタノールが加えられ粘度が調節される。無機溶液が得られる。
（２）  ステップ（１）で得た６０ｗｔ％の無機溶液を、２０ｗｔ％のチタン酸カリウム、８ｗｔ％の酸化鉄の顔料、１２ｗｔ％の希土類鉱石と混合し、無機セラミック混合物を形成する。
（３）  均質化：ステップ（２）で得た溶液がホモジナイザに入れられ、高速で２時間攪拌され、粒子が均質化される。
（４）  コーティングの濾過：  ステップ（３）で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットで濾過し、大きな粒子を除去し、前記コーティング組成物を得る。
比較例１の前記組成物を、アルミニウムプレートの基材上にコーティングする。その結果は次の通りである。
１．  形成された膜にはひび割れがあった。
２．  耐衝撃性：  １Ｋｇのボールが５０ｃｍの高さから落とされる。前記膜は基材から剥離する。
比較例２
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
７０ｗｔ％の無機溶液
１２ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１７．５ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
前記無機溶液は次の成分を含有する。３０ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、機能性添加剤の量が多い。
比較例３
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
８０ｗｔ％の無機溶液
３ｗｔ％の機能性添加剤（アルミナ）
１５ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４０ｗｔ％のテトラエトキシシラン、１５ｗｔ％のイソプロパノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、機能性添加剤の量が少ない。
比較例４
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
８０ｗｔ％の無機溶液
９ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１０ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４５ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２０ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、有機アルコキシシランの量が多く、シリカゾルの量が少ない。
比較例５
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
７５ｗｔ％の無機溶液
１０ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。２５ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、３５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、有機アルコキシシランの量が少なく、シリカゾルの量が多い。
比較例６
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
９０ｗｔ％の無機溶液
５ｗｔ％の機能性添加剤（アルミナ）
３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、２０ｗｔ％のイソプロパノール、３０ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、無機溶液の量が多く、無機顔料の量が少ない。
比較例７
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
６５ｗｔ％の無機溶液
１０ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムとアルミナの割合は、重量比で１：１））
２３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。３０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１０ｗｔ％のイソプロパノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、無機溶液の量が少なく、無機顔料の量が多い。
比較例２−７の製品の特性が表４に示される。
2017020009.tif 000006
実施例のテスト結果と比較例のテスト結果から、本発明の無機コーティング組成物は、低温で硬化し、本発明の組成物によって形成された膜は、硬度、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩水性、耐候性が高く、十分な付着力を有すると結論できる。
本発明の無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性は、スクラッチテストおよび振り子式硬度テストによって調べられる。水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性もスクラッチテストおよび振り子式硬度テストによって調べられる。テスト結果が表５に示される。テスト結果は、本発明のコーティング組成物によって形成された膜の柔軟性の比較・評価に用いられる。
2017020009.tif 000007
上記のテスト結果から、本発明のコーティング組成物によって形成された膜は、優れた柔軟性を有し、この柔軟性は、水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性にかなり近いと言える。
上記の記載は、本発明における好ましい実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明によるいかなる変更も改良も全て本発明の特許範囲に含まれる。
【図１】
2017020009.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティング組成物に関する。特に、低温で硬化可能な無機コーティング組成物及びその調製方法に関する。より詳しくは、アルコキシシランとＳｉＯ２粒子とが、水に分散し、加水分解反応により互に反応し、縮合重合反応を起こす。その後、物理的化学的特性を与える為に、第１の機能性添加剤、無機顔料粉末、及び他の機能性添加剤が、低温で硬化可能な無機コーティング組成物を形成する為、加えられる。
【背景技術】
【０００２】
従来の塗料（paint）または塗膜(coating)は、構造物及び建築物の保護、構造物及び建築物の延命、構造物及び建築物の長期に亘る美観の維持に用いられる。その為、塗料または塗膜は取り扱いが簡単で、無臭でなければならない。前記コーティングによって形成された膜は、優れた光沢を持ち、長期間に亘って膜が維持され、例えば耐溶剤性、耐薬品性、耐候性、耐水性、耐細菌性等の十分な耐薬品効果を有し、更に、例えば不燃性、難燃性、防水性、高付着力、断熱性等の優れた物理的特性を有していなければならない。また、人体に害を及ぼさないこと、環境汚染を引き起こさないこと等の安全性を保障するものでなければならない。このような特徴は、塗料または塗膜においては最終ゴールである。
【０００３】
従来の耐腐食性塗膜または建築物塗膜は有機化合物によって形成される。前記有機化合物は、粗製油から抽出され、様々な化学物質と混合されるので、有機エレメントを大量に含む。塗料または塗膜が長期に亘って適用されていると、コーティングによって形成された膜の表面にひび割れが生じる。そのひび割れの内部に微生物が増殖し、膜は剥がれ落ちる。長期間紫外線に曝されると、膜は退色し、汚染耐性も低下する。加えて、多くの塗料は、人体にとって有害となる様々な汚染物質を含む。それらの汚染物質は、皮膚病、頭痛、吐き気、及びその他の環境に起因する病気を引き起こす。更に、石油の備蓄には限界があるが、需要は急速に伸びている。塗料製造の原材料の供給も益々激化している。同時に、上記のような従来のコーティングにおける課題を解決する為に、幾つかの無機塗膜が提供されている。無機塗膜は、主に、結合剤、顔料、溶媒、及び添加剤を含む。従来のセラミック塗膜は結合剤を含む。前記結合剤は有機ポリマーである。例えば、シリコン樹脂、エポキシ樹脂またはテリレン樹脂である。前記セラミック塗膜はセラミック充填粉末を含む。前記前記セラミック塗膜は有機溶媒を含む。例えば、アセトン、ベンゼン、トルエン、キシレン、およびエチルアセテート等である。添加剤の多くもまた有機材料である。
水性の無機塗膜には有機塗膜にない利点が多々ある。水性の無機塗膜には、例えば高硬度、優れた耐候性と防汚性、耐溶剤性、長期耐熱性と環境親和性がある。その為、水性の無機塗膜は、工業用の防食塗装、民間建築物用の塗膜、および特殊塗膜等に広く使用されている。
【０００４】
しかし、水性の無機塗膜は、明らかに脆く、柔軟性に非常に乏しく、収縮割合が大きい。これらの欠点は耐衝撃性を乏しくする。加えて、膜形成が困難で、塗膜が破断しやすく、深刻なひび割れが引き起こされる。なお、不純物の無い無機塗膜は硬化に高温を必要とする。現存するような低温硬化型の無機塗膜は、無機セラミック塗膜とも呼ばれ、２００℃の温度で硬化可能である。その為、作業プロセスにおいて課題や不便な点が多い。上記の欠点により、水性無機塗膜が広く用いられるのは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機塗膜が環境に有害なこと、無機塗膜が柔軟性に欠けること、更には従来のセラミック塗膜は熱が必要なこと、従来技術にあっては硬化が手間である等の課題を解決する為に、本発明は、低温で硬化可能な無機コーティング組成物とその調製方法を提供する。前記無機コーティング組成物は、低温で硬化可能である。前記無機コーティング組成物によって形成された膜は、柔軟性に優れ、有害な有機ガスを放出しない。そして、環境に有益である。低温とは１０℃から４０℃である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記のような技術上の課題を解決するために、本発明は、以下の技術的解決策を提供する。
【０００７】
低温で硬化可能な無機コーティング組成物であって、以下の成分を含む。
７０−８０ｗｔ％の無機溶液。前記無機溶液は、３０−４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン（アルコキシシランまたは有機シランとも呼ばれる）と、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒と、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルとを含む。
５−１０ｗｔ％の第１の機能性添加剤。前記第１の機能性添加剤はチタン酸カリウム、アルミナ、又はそれらの混合物から選択される。単に、機能性添加剤とも呼ばれる。
１０−２０ｗｔ％の無機顔料。
０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤。
【０００８】
上記比率は、前記無機コーティング組成物全体の中の各成分の割合を重量で表されたものである。
前記無機コーティング組成物は１００ｗｔ％である。
【０００９】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物は脱イオン水も含む。
【００１０】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物は他の機能性添加剤を０．５−１．５ｗｔ％含む。
【００１１】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物は他の機能性添加剤を０．５−１．０ｗｔ％含む。
【００１２】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記アルコキシシランは式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表される。前記Ｒ１，Ｒ２は、置換または無置換のアルキル基またはアリール基（炭素が１−１０）である。ｍは０−３である。Ｒ１とＯＲ２との総数は４である。
【００１３】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記Ｒ１及び／又は前記Ｒ２は、メチル基、エチル基、フェニル基、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２，ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、及びＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２を含む群から選択された少なくとも一つである。
【００１４】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記シリカゾルはシリカ（ＳｉＯ２）粒子を２０−４０ｗｔ％含む。前記シリカ粒子の大きさはナノメートルサイズからミクロンサイズである。
【００１５】
好ましくは、前記無機コーティング組成物は脱イオン水も含む。
【００１６】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記無機顔料は、酸化チタン、黄鉛(chrome yellow)、アイアンブルー(iron blue)、カドミウムレッド(cadmium red)、カドミウムイエロー(cadmium yellow)、カーボンブラック、ベンガラ(iron oxide)、黄酸化鉄(iron oxide yellow)、又はそれらの混合物から選択される。
【００１７】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記他の機能性添加剤は、トルマリン、希土類鉱石、又はそれらの混合物から選択される。
【００１８】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記機能性添加剤は３−５ｗｔ％のチタン酸カリウムを含む。前記チタン酸カリウムは針状である。その粒子サイズは１−１００ｎｍである。
【００１９】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物は、シランカップリング剤も含む。前記シランカップリング剤は前記無機コーティング組成物の総重量の５−４０ｗｔ％である。前記シランカップリング剤は塗布前の前記無機コーティング組成物に添加される。前記シランカップリング剤を添加する前の無機コーティング組成物はパートＡと呼ばれる。シランカップリング剤はパートＢと呼ばれる。パートＡとパートＢとの重量割合は６０−９５：５−４０である。パートＡとパートＢの総重量は１００である。パートＡが塗布される前に、パートＢがパートＡに加えられる。パートＡとパートＢを入れた容器を回転ローラに載せて、パートＡとパートＢを混合・硬化させる。硬化に要する時間は２−２０時間である。容器の回転レートは５０−４００ｒ／ｍｉｎである。前記シランカップリング剤はメチルトリメトキシシランである。
【００２０】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記ＯＲ２は、加水分解性アルコキシシランである。前記加水分解性アルコキシシランは、水、空気中の水分、又は基材の表面に存在する水分で加水分解する。そして、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基が形成される。Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合（Ｍは基材）によって前記基材の表面（Ｍ−ＯＨ）に強く結合する。
【００２１】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物において、前記アルコキシシランはメチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である。
【００２２】
好ましくは、前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物である。
【００２３】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物の成分は超音波処理されてもよい。前記超音波の周波数は２０ＫＨｚ以上である。処理時間は３０−４０分である。更に、前記超音波の周波数は２０−２５ＫＨｚである。
【００２４】
好ましくは、更に、前記無機コーティング組成物の調製プロセスにおいて、前記超音波は、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合反応ステップにおいて、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合物を処理するのに使用される。
【００２５】
超音波分散のオペレーティング理論は以下の通りである。即ち、２０ＫＨｚを超える周波数の超音波が物体の表面に照射されると、空気圧が繰り返し大きく減圧する。キャビテーション現象が起きる。キャビティが破断されると、部分的に高温・高圧とエアージェットが発生する。超音波により発生するエネルギーは、粒子を分散し、破断し、均質化するのに用いられる。
【００２６】
好ましくは、更に、パウダー原材料を完全に分散させる為に、使用前に、これらの原材料に超音波が照射される。
【００２７】
好ましくは、更に、化学反応をより完全に行わせる為に、使用前に、前記液体原材料に超音波が照射される。
【００２８】
本発明は、前記無機コーティング組成物の調製方法を提供する。
前記調整方法は下記の通りである。
前記主剤と前記硬化剤の前記成分の調製。
前記主剤の調製方法は次の通りである。最初はシリカゾルの攪拌。前記有機溶媒の添加。続けて攪拌。脱イオン水の添加。続けて攪拌。反応温度を５０℃以下に調節。前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの少なくとも二つの混合物から選択される。
前記硬化剤の調製方法は次の通りである。前記有機アルコキシシラン、第１の機能性添加剤、無機顔料、及び他の機能性添加剤を、前記脱イオン水に添加。そして、十分に混合。
前記主剤および前記硬化剤が混合される。粒子を除去する為、３２５−１０００メッシュのネットで濾過される。前記無機コーティング組成物が得られる。
【００２９】
好ましくは、更に、前記主剤の調整方法は次の通りである。先ず、シリカゾルの攪拌。前記有機溶媒を徐々に添加。続けて攪拌。脱イオン水を徐々に添加。続けて攪拌。前記シリカゾルが脱イオン水と混合されると、発熱する。反応温度は５０℃以下に調節されなければならない。前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの少なくとも二つの混合物から選択される。前記有機溶媒は乾燥速度に影響する。この欠点は、保存能力を向上させることで相殺される。
【００３０】
好ましくは、前記主剤の粘度は、通常、フォードカップで評価される。前記粘度は、通常、１４−１５秒である。
【００３１】
本発明は、前記無機コーティング組成物の他の調製方法を提供する。
前記調整方法は次のステップを有する。
（１）  無機溶液調製：３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、及び２５−３０ｗｔ％のシリカゾルと混合。４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。ゾル状態の無機溶液が得られる。
（２）  無機コーティング混合物調製：ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の前記無機溶液を、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。前記混合物を攪拌。無機コーティング混合物が得られる。
（３）  ステップ（２）で得た前記無機コーティング混合物を、ホモジナイザに投入：高速で１−２時間攪拌。粒子が均質化される。
（４）  ステップ（３）で得られた均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットを用いて、粒子を除去する為に、濾過。低温で硬化可能な無機コーティング組成物が得られる。
更に、前記ステップ（１）において、無機溶液の調製：  ３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルと混合。４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。前記アルコキシシランが、前記混合溶液中で、シリカゾルと反応すると、発熱する。前記混合物は懸濁状態から徐々に透明になる。前記有機溶媒を加える目的は、前記溶液の粘度と反応速度を調整することである。上記のプロセスでゾル状態の無機溶液が得られる。
【００３２】
好ましくは、更に、前記ステップ（２）において、無機コーティング混合物を撹拌：  ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％のチタン酸カリウム又はアルミナ、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。その混合物を攪拌。無機コーティング混合物が得られる。
【００３３】
好ましくは、更に、前記ステップ（１）において、無機溶液の調製：  前記３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、前記１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０wt％のシリカゾルと混合。その混合物を４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。同時に、前記混合物に超音波が照射される。この時、前記アルコキシシランが前記混合溶液中のシリカゾルと反応し、発熱する。前記混合物は懸濁状態から徐々に透明になる。上記プロセスにおいて、化学反応が起きている間、超音波が照射される。Ｓｉ−Ｏ結合の結合角が調節される。分子構造の配向が調節される。自己成長の代わりに、Ｓｉ−Ｏ結合の成長を制御できる。
【００３４】
好ましくは、前記無機塗膜の柔軟性を向上させる為、ファイバー形状のチタン酸カリウムが用いられる。前記チタン酸カリウムは、材料の柔軟性を向上させることが出来る。前記無機顔料として金属酸化物を用いてもよい。
【００３５】
前記オルガノシランは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物であってもよい。
【００３６】
上記の無機コーティング組成物は、無機セラミックコーティングとも呼ばれる。
【００３７】
更に、前記無機セラミックコーティングの調製方法は次の通りである。
フェイズ１，ゾル状態の前記無機溶液の調製：  ３０−４０ｗｔ％の少なくとも一種または二種のアルコキシシランを、２５−３０ｗｔ％の前記シリカゾルと混合。その混合物を４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌。ゾル状態の無機溶液が得られる。
フェイズ２，攪拌混合：  前記フェイズ１で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％のチタン酸カリウムおよび／またはアルミナ、１０−２０ｗｔ％の酸化チタンの無機顔料、０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合。その混合物を攪拌混合。無機コーティング混合物が得られる。
フェイズ３，前記フェイズ２で得た無機コーティング混合物をホモジナイザに投入：前記無機コーティング混合物を、粒子を均質化する為、高速で１−２時間攪拌。
フェイズ４，濾過：前記フェイズ３で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットを用いて濾過し、大粒の粒子を除去。無機セラミックコーティングが得られる。
【００３８】
好ましくは、更に、無機溶液を調製するフェイズにおいて、有機溶媒の添加。更に、前記フェイズ２において、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤は、３−５ｗｔ％の粒子サイズが１−１００ｎｍのチタン酸カリウムを含む。
前記無機コーティング組成物で形成された無機塗膜の構造と理論は以下の通りである。
【００３９】
好ましくは、前記アルコキシシランは、分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表される。前記ＯＲ２は、加水分解可能なアルコキシシランであり、水、空気中の水分、または基材の表面に存在する水分で加水分解され、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基を形成する。前記（Ｓｉ−ＯＨ）基は、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ結合により、基材の表面（Ｍ−ＯＨ）と強く結合する。表１に示される通り、前記Ｓｉ−Ｏ結合は、他の結合よりも結合エネルギーが高い。前記無機塗膜は、耐候性、耐薬品性、摩擦抵抗、高硬度を特徴とする。前記無機塗膜は、ケイ素−酸素結合の柔軟性とレジリエンスにより、耐寒性および繰り返しのヒートショックに対する耐性も特徴とする。
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【００４０】
本発明において、前記有機シランは、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の存在下における加水分解と縮合重合によって、無機溶液を形成する。前記無機溶液は、シリコンヒドロキシル（Ｓｉ−ＯＨ）基を有する。この基は、強い結合エネルギーをもつＳｉ−Ｏ−Ｍ結合を生じさせる。この為、前記無機溶液自体が強い結合剤の役割を果たすことができる。
【００４１】
前記無機シランは、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である。２０−３０ｗｔ％のシリカゾルを加え、その混合物を攪拌することによって、上記無機溶液が得られる。シリカゾルの量が上記の範囲から外れると、Ｓｉ−Ｏ−Ｍの結合力が弱まり、高温で膜が剥離する。
【００４２】
加えて、前記コーティング組成物によって形成された膜の物理・化学的特性を向上させる為、チタン酸カリウムまたはアルミナが第１の機能性添加剤として用いられてもよい。これらの原材料の粒子は針状またはプレート状であるので、ひび割れが防止される。コーティング組成物の粘度が調節できる。第１の機能性添加剤の量は５−１０ｗｔ％の範囲内である。第１の機能性添加剤の量が５ｗｔ％よりも少ないと、膜の性能低下を招く恐れが有り、膜表面が粗面となる。第１の機能性添加剤の量が１０ｗｔ％よりも多いと、膜の光沢や付着力が低下する。
【００４３】
本発明における前記無機コーティング組成物は、従来技術における塗料の代わりに用いることができる。その為には、色彩が豊かでなければならない。従来技術における塗膜では、色のバリエーションを得る為に、有機顔料や染料を用いるが、これらの有機物には様々な問題がある。よって、本発明における前記無機コーティング組成物は、様々な色を表現する為に、金属酸化物の顔料を用いる。１０−２０ｗｔ％の顔料を含むことが望ましい。この範囲より顔料の量が少ないと光沢が低下し、この範囲より多いと膜と基材との間の付着力が低下する。加えて、前記膜に更なる特性を与える為に、本発明における前記無機コーティング組成物は０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤を含む。
【００４４】
加えて、光触媒効果を得る為に、前記無機コーティング組成物に酸化チタンが添加されてもよい。酸化チタンは光によって活性化する為、様々な汚染物質を無害なものに変えることができる。
【００４５】
加えて、必要に応じて、マイナスイオンを発生させたり、遠赤外線を放射したりする為に、前記無機コーティング組成物に前記他の機能性添加剤が加えられてもよい。前記他の機能性添加剤は、マイナスイオンを発生し得る物質を含む。一般的には、トルマリンや希土類鉱石がマイナスイオンを発生し得る物質として用いられる。
【００４６】
前記無機コーティング組成物は、機能性添加剤を加えることによって、塗膜に柔軟性を与え、ひび割れを防止し、膜厚の問題を解消する。低温で硬化可能な無機コーティング組成物を調製する為に、シリカゾルとアルコキシシランとの間で縮合重合反応が行われる。前記無機コーティング組成物は、低温で硬化し、無機膜を形成する。この膜は優れた特性を有する。即ち、人体に対し無害で、かつ、環境にも安全である。
【００４７】
先行技術と比較しても、本発明における前記無機コーティング組成物は、従来技術にはない優れた特性を有する。即ち、本発明は、前記無機コーティング組成物にとって困難な課題である低温での硬化を解決する。前記無機コーティング組成物は巨大な建物や装置の表面に用いることができる。本発明は、大型の焼成装置を必要としない。ボイラー等も必要ない。本発明は、生産性を向上させ、燃費を削減する。環境にも有益である。加えて、前記無機コーティング組成物で形成された膜は十分な柔軟性がある。加えて、本発明における前記無機コーティング組成物は、有害な有機原材料を含まず、取り扱いが簡単で、無臭であり、優れた化学的・物理的耐性を有し、膜を長期間維持することができ、人体に対し無害で、環境を汚染することもなく、安全性が確保されており、有用な結果をもたらす。更に、前記膜は、ＶＯＣやホルムアルデヒド等の有害物質の発生を防止できる。シックハウス症候群の発生を低減できる。加えて、前記膜の成分は無機原材料なので、前記膜を廃棄する場合にも、環境に対する影響を最低限に抑えることができる。また、熱および紫外線に対する耐性を特性とするため、剥落や退色を防止し、長期にわたって美しい外観を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性テストの構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明において提供される技術的解決および調製方法による実施例を幾つか以下に記載する。これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００５０】
実施例１
本発明は無機コーティング組成物を提供する。その調製方法は以下の通りである。
（１）  無機溶液の調製：  ３０ｗｔ％のシリカゾルが３０ｗｔ％の有機シランと１５ｗｔ％のエタノールに混合される。混合溶液が４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌される。前記有機シランはメチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、又はそれらの混合物である。前記有機シランとシリカゾルの混合溶液は、化学反応を起こし、発熱する。前記混合溶液は懸濁状態から透明な状態に変化する。この時、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物が加えられ、前記溶液の粘度と反応速度が調節される。これらのプロセスを経てゾル状態の無機溶液が調製される。
（２）  混合溶液の攪拌：  ステップ（１）で得た無機溶液、９ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウムまたはアルミナ）、１５ｗｔ％の酸化チタンの顔料パウダ、及び１ｗｔ％の他の機能性添加剤が混合・撹拌され、無機セラミック混合物が形成される。
（３）  均質化：  ステップ（２）で得た溶液がホモジナイザに入れられ、高速で１−２時間攪拌され、粒子が均質化される。
（４）  コーティングの濾過：  均質化された物質が３２５−１０００メッシュのネットで濾過され、大きい粒子が除去され、無機コーティング組成物が得られる。
【００５１】
実施例２
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のテトラエトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
１０ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は３ｗｔ％）
１９．５ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
【００５２】
実施例３
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
８０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：４０ｗｔ％のテトラエトキシシランとメチルトリメトキシシランの混合物（テトラエトキシシランとメチルトリメトキシシランとの比率は重量で１：１）、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
５ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は４ｗｔ％）
１３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
【００５３】
実施例４
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
８０ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、２０ｗｔ％のエタノール、３０ｗｔ％のシリカゾル
６ｗｔ％の機能性添加剤：チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムの量は５ｗｔ％）
１３ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤（希土類鉱石）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
【００５４】
実施例５
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７４．５ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３０ｗｔ％のメチルトリエトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２９．５ｗｔ％のシリカゾル
５ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
２０ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（希土類鉱石）
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
【００５５】
実施例６
本発明は低温で硬化可能な無機コーティング組成物を提供する。前記組成物は次の成分を含む。
７７ｗｔ％の無機溶液：前記無機溶液は次の成分を含む。：３５ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２７ｗｔ％のシリカゾル
７ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１５ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリンと希土類鉱石との混合物（トルマリンと希土類鉱石との比率は重量で１：１））
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
前記アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは０である。
【００５６】
実施例７
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ｍは１である。
【００５７】
実施例８
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、ｍは２である。
【００５８】
実施例９
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、ｍは３である。
【００５９】
実施例１０
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はメチル基、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは１である。
【００６０】
実施例１１
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はエチル基、前記Ｒ２はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ｍは１である。
【００６１】
実施例１２
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はフェニル基、前記Ｒ２はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、ｍは２である。
【００６２】
実施例１３
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はメチル基、ｍは３である。
【００６３】
実施例１４
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はメチル基及び／又はエチル基、ｍは２である。
【００６４】
実施例１５
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランは分子式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１はＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２、前記Ｒ２はフェニル基、ｍは１である。
【００６５】
実施例１６
前記実施例６の無機コーティング組成物において、前記有機アルコキシシランはフェニルトリメトキシシランである。
【００６６】
上記実施例で得られた無機コーティング組成物が基材上にコーティングされ、膜が形成される。その膜厚は３０±５μmである。基材はアルミニウムプレートである。前記アルミニウムプレートのサイズは１５ｃｍ×７．５ｃｍである。低温で７日間かけての硬化が行われ、硬質膜が形成された。
【００６７】
上記実施例１−１６で得られた無機コーティング組成物によって形成された膜のテスト結果およびテストデータが表２および表３に示される。
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【００６８】
柔軟性テスト：  本発明における無機コーティング組成物が柔らかな基材上にコーティングされる。硬化して膜が形成される。前記基材は屈曲性が有るアルミニウムシートである。前記基材の厚みは０．３ｍｍである。前記膜厚は２０−２５μｍである。図１に示されように、ロッド２が膜１の上に置かれる。ロッド２の直径は９．５ｍｍである。前記基材は、前記ロッドに沿って曲げられ、膜と一緒に水平面に並行に折り曲げられ、ロッドの周りに巻きつけられる。前記折り曲げられた膜の表面にはひび割れはない。
【００６９】
前記無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性は、スクラッチテストまたは振り子式硬度テストでも評価できる。前記スクラッチテストおよび振り子式硬度テストは、以下の通りである。
【００７０】
水性ＰＵアクリルコーティングによって形成された膜は優れた柔軟性を有するので、ここでは比較として用いられる。本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性がテストされる。テスト結果を比較する為に水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性がテストされ、本発明における無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性が評価される。
【００７１】
スクラッチテストにおいては、ブレークスルー・フォースが用いられる。テスト方法は次のステップを有する。
（１）  前記コーティング組成物がスチール基材上にコーティングされ、所定厚の膜が形成される。
（２）  前記膜の上に針が置かれる。
（３）  前記針に力を加え、押しながら膜の上を動かす（前記力は、６０秒間で、０Ｎから１００Ｎまで増加）。
（４）  この間に、前記針を、前記膜の上を、１ｃｍ移動。
（５）  前記膜が破断された時点の力のデータを観察、記録。
破断基準は以下の通りである：  前記膜を水で洗浄することにより、前記膜は、基材から剥離し、前記基材が鮮明に見える。前記膜の破断力が大きくなると、前記膜は、スクラッチに対する耐性が大きくなり、前記膜の柔軟性が向上する。
【００７２】
振り子式硬度テストは次のステップを有する。
（１）  前記コーティング組成物がスチール基材上にコーティングされ、所定厚の膜が形成される。
（２）  振り子が前記コーティングされた基材上でスイングされる。
（３）  振り子が二つのボール上に止まる。
（４）  基材の柔らかさで振動が抑制される。
（５）  振り子硬度が秒刻みで与えられ、振幅を６°から３°度に減じる。
【００７３】
時間が長くなれば、前記膜の振り子硬度が高くなり、前記膜の柔軟性は劣化する。
【００７４】
鉛筆硬度テスト：  三菱鉛筆を４５°の角度で硬度テスト装置上に固定し、前記鉛筆に１Ｋｇの力を加えて、押しながら前に移動させる。
【００７５】
付着力テスト：  １００回グリッド法が用いられる。
【００７６】
摩耗テスト：  摩耗テスト装置（ＫＰＭ−０４２モデル）を用いる。回転盤にはＣＳ−１０を用いる。サンプルをテスト装置上に置き、重力５００ｇで５００回転を加える。その後、ＵＶ分光光度計を用いて、サンプルの表面３７０ｎｍで吸光度を測定し、前記表面がぼやけてくるか否かを観察する。摩耗耐性は最後のステップでテストされる。
【００７７】
比較例１
無機コーティング組成物を調整する。その調製方法は以下の通りである。
（１）  無機溶液の調製：  ３５wt％のシリカゾルが１００ｗｔ％のメチルトリメトキシシランに混合される。混合溶液が５０℃の温度で１０分間攪拌される。エタノールが加えられ粘度が調節される。無機溶液が得られる。
（２）  ステップ（１）で得た６０ｗｔ％の無機溶液を、２０ｗｔ％のチタン酸カリウム、８ｗｔ％の酸化鉄の顔料、１２ｗｔ％の希土類鉱石と混合し、無機セラミック混合物を形成する。
（３）  均質化：ステップ（２）で得た溶液がホモジナイザに入れられ、高速で２時間攪拌され、粒子が均質化される。
（４）  コーティングの濾過：  ステップ（３）で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットで濾過し、大きな粒子を除去し、前記コーティング組成物を得る。
比較例１の前記組成物を、アルミニウムプレートの基材上にコーティングする。その結果は次の通りである。
１．  形成された膜にはひび割れがあった。
２．  耐衝撃性：  １Ｋｇのボールが５０ｃｍの高さから落とされる。前記膜は基材から剥離する。
【００７８】
比較例２
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
７０ｗｔ％の無機溶液
１２ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１７．５ｗｔ％の無機顔料
０．５ｗｔ％の他の機能性添加剤（トルマリン）
前記無機溶液は次の成分を含有する。３０ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、機能性添加剤の量が多い。
【００７９】
比較例３
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
８０ｗｔ％の無機溶液
３ｗｔ％の機能性添加剤（アルミナ）
１５ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４０ｗｔ％のテトラエトキシシラン、１５ｗｔ％のイソプロパノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、機能性添加剤の量が少ない。
【００８０】
比較例４
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
８０ｗｔ％の無機溶液
９ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１０ｗｔ％の無機顔料
１ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４５ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、２０ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、有機アルコキシシランの量が多く、シリカゾルの量が少ない。
【００８１】
比較例５
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
７５ｗｔ％の無機溶液
１０ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウム）
１３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。２５ｗｔ％のメチルトリメトキシシラン、１５ｗｔ％のエタノール、３５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、有機アルコキシシランの量が少なく、シリカゾルの量が多い。
【００８２】
比較例６
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
９０ｗｔ％の無機溶液
５ｗｔ％の機能性添加剤（アルミナ）
３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、２０ｗｔ％のイソプロパノール、３０ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、無機溶液の量が多く、無機顔料の量が少ない。
【００８３】
比較例７
無機コーティング組成物を調整する。前記組成物の成分は以下の通りである。
６５ｗｔ％の無機溶液
１０ｗｔ％の機能性添加剤（チタン酸カリウムとアルミナの混合物（チタン酸カリウムとアルミナの割合は、重量比で１：１））
２３ｗｔ％の無機顔料
２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
前記無機溶液は次の成分を含有する。３０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１０ｗｔ％のイソプロパノール、２５ｗｔ％のシリカゾル
上記の比率は無機コーティング組成物全体における各成分の割合を重量で表したものである。
本発明の組成物と比較すると、無機溶液の量が少なく、無機顔料の量が多い。
【００８４】
比較例２−７の製品の特性が表４に示される。
2017020009.tif 000012
【００８５】
実施例のテスト結果と比較例のテスト結果から、本発明の無機コーティング組成物は、低温で硬化し、本発明の組成物によって形成された膜は、硬度、耐酸性、耐アルカリ性、耐塩水性、耐候性が高く、十分な付着力を有すると結論できる。
【００８６】
本発明の無機コーティング組成物によって形成された膜の柔軟性は、スクラッチテストおよび振り子式硬度テストによって調べられる。水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性もスクラッチテストおよび振り子式硬度テストによって調べられる。テスト結果が表５に示される。テスト結果は、本発明のコーティング組成物によって形成された膜の柔軟性の比較・評価に用いられる。
2017020009.tif 000013
【００８７】
上記のテスト結果から、本発明のコーティング組成物によって形成された膜は、優れた柔軟性を有し、この柔軟性は、水性ＰＵアクリル塗膜によって形成された膜の柔軟性にかなり近いと言える。
【００８８】
上記の記載は、本発明における好ましい実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明によるいかなる変更も改良も全て本発明の特許範囲に含まれる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月5日(2016.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化可能な無機コーティング組成物であって、
前記無機コーティング組成物は、
７０−８０ｗｔ％の無機溶液（前記無機溶液は３０−４０ｗｔ％の有機アルコキシシラン、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒、２５−３０ｗｔ％のシリカゾルを含有）、
５−１０ｗｔ％の第１の機能性添加剤（チタン酸カリウム、アルミナ、又は前記の混合物から選択）、
１０−２０ｗｔ％の無機顔料、
０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤
を含むことを特徴とする無機コーティング組成物。
【請求項２】
前記アルコキシシランは式Ｒ１ｍＳｉ（ＯＲ２）４−ｍで表され、前記Ｒ１，Ｒ２は置換または無置換のアルキル基またはアリール基（炭素数ｎは１−１０；ｍは０−３）である
ことを特徴とする請求項１の無機コーティング組成物。
【請求項３】
前記Ｒ１，Ｒ２は、メチル基、エチル基、フェニル基、ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２、ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２、及びＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２からなる群の中から選択された少なくとも一つである
ことを特徴とする請求項２の無機コーティング組成物。
【請求項４】
前記シリカゾルは２０−４０ｗｔ％のシリカ（ＳｉＯ２）粒子を含み、前記シリカ粒子のサイズはナノメートルからミクロンのオーダーである
ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項５】
前記他の機能性添加剤はトルマリン、希土類鉱石、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項６】
前記第１の機能性添加剤は３−５ｗｔ％のチタン酸カリウムを含み、前記チタン酸カリウムは針状であり、粒子サイズが１−１００ｎｍである
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項７】
前記アルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項２〜請求項６いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項８】
前記有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項９】
前記無機コーティング組成物の成分は超音波で処理される
ことを特徴とする請求項１〜請求項８いずれかの無機コーティング組成物。
【請求項１０】
前記超音波の周波数は２０ＫＨｚ以上であり、処理時間は３０−４０分である
ことを特徴とする請求項９の無機コーティング組成物。
【請求項１１】
前記超音波は、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合、反応ステップにおいて、前記アルコキシシランと前記シリカゾルの混合物を処理する為に用いられる
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０の無機コーティング組成物。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１いずれかの無機コーティング組成物の調製方法であって、
前記調製方法は次のステップを具備することを特徴とする調製方法。
主剤と硬化剤を各々の成分で調整する。
前記主剤の調製方法は以下の通りである。先ずシリカゾルを攪拌し、有機溶媒を加え、攪拌し、脱イオン水を加え、攪拌し、反応温度を５０℃以下に調節する。前記有機溶媒はメタノール、エタノール、イソプロパノール、又は少なくともそれらの中の二つの混合物から選択される。
前記硬化剤の調製方法は以下の通りである。前記有機アルコキシシラン、第１の機能性添加剤、無機顔料、及び他の機能性添加剤を脱イオン水に加える。
均質になるまで混合する。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１１いずれかの無機コーティング組成物の調製方法であって、
前記調製方法は次のステップを具備することを特徴とする調製方法。
（１）  無機溶液の調製：３０−４０ｗｔ％のアルコキシシランを、１５−２０ｗｔ％の有機溶媒および２５−３０wt％のシリカゾルと混合し、前記混合物を、４０−５０℃の温度で５−１０分間攪拌して、ゾル状態の無機溶液を得る。
（２）  無機コーティング混合物調製：ステップ（１）で得た７０−８０ｗｔ％の無機溶液を、５−１０ｗｔ％の機能性添加剤、１０−２０ｗｔ％の無機顔料、及び０．５−２．０ｗｔ％の他の機能性添加剤と混合し、前記混合物を攪拌し、無機コーティング混合物を得る。
（３）  ステップ（２）で得た無機コーティング混合物を、ホモジナイザに入れて１−２時間攪拌し、粒子を均質化する。
（４）  ステップ（３）で得た均質化された物質を、３２５−１０００メッシュのネットで濾過し、大きい粒子を除去して、低温で硬化可能な無機コーティング組成物を得る。
【外国語明細書】
AN
INORGANIC COATING COMPOSITION WHICH CAN BE CURED AT LOW TEMPERATURE AND A
PREPARATION METHOD THEREOF
TECHNICAL
FIELD OF THE INVENTION
The
present invention relates to coating composition. And in particular, to an
inorganic coating composition which can be cured at low temperature and a
preparation method thereof.  More particularly, alkoxy-silane and SiO2
particles are dispersed in water, react with each other by hydrolyzing
reaction, and then are performed the condensation-polymerizing reaction. Then,
for giving the physical-chemical property, the first functional additives,
inorganic pigment powder, and other functional additives are added to form an
inorganic coating composition which can be cured at low temperature.
BACKGROUND
OF THE INVENTION
The
paint or coating in prior art is used to protect the structures and buildings,
prolong life of the structures and buildings, and maintain beauty of the
structures and buildings over a long period of time. Thus, paint or coating
should be easy to use and odourless. The film formed by the coating should have
better gloss, maintain the film for long time, have good chemical resistance,
for example, solvent resistance, chemical resistance, weather resistance, water
resistance, antibacterial, and have good physical characteristics, for example,
non-flammable, flame-retardant, waterproof, high adhesive force, insulation,
and so on, and should insure the safety for not harmful to human body and not
causing environmental pollution. These features are the final goal of paint or
coating.
Traditional
anti-corrosion coatings or building coatings are made by organic compound that
is extracted from crude oil and mixed with a variety of chemicals, so it
contains a large amount of organic elements. When the paint or coating is
applied over a period of time, the cracks will appear on the surface of the
film formed by coating. Microorganisms will propagate in the cracks, and the
film will peel off. If being exposed to ultraviolet light for a long time, the
film will discolor and the pollution resistance will go down. In addition, most
paints contain various pollutant that are harmful to human body, such pollutant
will cause skin diseases, headaches, vomiting sickness and other environmental
diseases. Moreover, the petroleum storage is limited, but the demand is sharply
increased. The supply of raw materials of the paint production is also getting
more and more intense. At the same time, in order to solve problem of the
traditional coatings above mentioned, various inorganic coatings are provided.
The inorganic coating mainly comprises binders, pigments, solvents, and
additives. The conventional ceramic coatings contain binders, which are organic
polymers such as silicon, epoxy resin or terylene resin, ceramic filling
powder, or organic solvents such as acetone, benzene, toluene, xylene and ethyl
acetate. Most of the additives are organic material as well. 
Water-based
inorganic coatings have many advantages that organic coatings does not have,
such as high hardness, excellent weather resistance and stain resistance,
solvent resistance, long-term heat resistance and environmentally friendliness,
and so on. So they are used in industry anticorrosive paint, civil building
coating and special coating widely.
But
water-based inorganic coatings have obvious friability, very poor flexibility,
and larger shrinkage, and these drawbacks result the poor shock resistance. In
addition, it is difficult to form a film, and the film of coating is easily to
break and cause serious cracks. Meanwhile, the pure inorganic coating needs
high temperature for curing. The existing low temperature curing inorganic
coating, also called inorganic ceramic coating, can be cured at the temperature
of 200 degrees Celsius, thus, there are many problems and inconvenient in the
work process. For the defects above mentioned, the water-based inorganic
coating is difficult to use widely.
SUMMARY
OF THE INVENTION
In
order to solve the problems that the organic coating is harmful to the
environment, the inorganic coating has bad flexibility, and the traditional
ceramic coatings need heat and is inconvenient for cured in the prior art, the
present invention provide an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature and a preparation method thereof. The inorganic coating
composition is able to be cured at low temperature, the film formed by it has
excellent flexibility, and will not release the harmful organic gases, and is
beneficial to environmental. Low temperature is 10°C to 40°C.
In
order to solve the abovementioned technical problem, the present invention
provides the following technical solution:
An
inorganic coating composition which can be cured at low temperature, the
composition comprises the ingredient as below: 
70-80wt%
inorganic solution, wherein the inorganic solution comprises 30-40wt% organic
alkoxy-silane (also called as alkoxy-silane, or called as organic silane),
15-20wt% organic solvent, 25-30wt% silica sol;
5-10wt%
first functional additives selected from potassium titanate, alumina, or
mixture thereof; first functional additives also called as functional
additives;
10-20wt%
inorganic pigment; and
0.5-2.0wt%
other functional additives. 
The
above mentioned percentages are the proportion of each ingredient in the whole
of inorganic coating composition, by weight.
The
inorganic coating composition is 100wt%.
Further,
the inorganic coating composition also comprises deionized water.
Further,
the inorganic coating composition comprises 0.5-1.5wt% other functional
additives.
Further,
the inorganic coating composition comprises 0.5-1.0wt% other functional
additives.
Further,
in the inorganic coating composition, the alkoxy-silane is represented by
formula R1mSi(OR2)4-m, where R1 and R2represent a substituted or
non-substituted alkyl group or aryl group comprising n C where n is 1-10; m is
0-3. The total number of R1 and OR2 is 4.
Further,
in the inorganic coating composition, the R1 and/or R2 are at least one of
selected from the group including methyl, ethyl, phenyl, CF3CH2CH2, CF3
(CF2)5CH2CH2, and CF3 (CF2)7CH2CH2.
Further,
in the inorganic coating composition, the silica sol comprises 20-40wt% silica
(SiO2) particles, the size of the silica particle is from nanometer-size to
micron-size; the inorganic coating composition also comprises deionized water. 
Further,
in the inorganic coating composition, the inorganic pigment is selected from
titanium oxide, yellow chrome, iron blue, cadmium red, cadmium yellow, carbon
black, iron oxide red, or iron oxide yellow, or a mixture thereof.
Further,
in the inorganic coating composition, the other functional additive is selected
from tourmaline, or rare-earth ore, or a mixture thereof. 
Further,
in the inorganic coating composition, the functional additive comprise 3-5wt%
potassium titanate. Further, the potassium titanate is needle-shaped with a
particle size of 1-l00nm.
Further,
the inorganic coating composition also comprises silane coupling agent. The
amount of silane coupling agent is 5-40wt% of the total weight of inorganic
coating composition. Further, the silane coupling agent is added into the
inorganic coating composition before the inorganic coating composition is
applied. The inorganic coating composition before adding the silane coupling
agent is called part A, and silane coupling agent is called part B. The weight
proportion of part A and part B is 60-95:5-40, the total weight of part A and
part B is 100. Before the Part A is applied, the part B is added into the Part
A, and put the container which contains part A and part B on the revolving rollers
to mix and cure. The curing time is 2-20 hours, the rotation rate of the
container is 50-400r/min. Further, the silane coupling agent is a methyl
trimethoxyl silane.
Further,
in the inorganic coating composition, the “OR2” is
hydrolysable alkoxy-silane, which is hydrolyzed by water, moisture in the air,
or moisture on the surface of substrate to form “silicon-hydroxyl” (Si-OH) group, which strongly bonds with the
surfaces (M-OH) of the substrate through Si-O-M bond, M represents substrate. 
Further,
in the inorganic coating composition, the alkoxy silane is methyltrimethoxy
silane, or tetraethoxy silane, or phenyltrimethoxy silane, or a mixture
thereof; and the organic solvent is methanol, ethanol, or isopropanol, or a
mixture thereof.
Further,
the ingredients of the inorganic coating composition may be treated with
ultrasonic waves.
Further,
the frequency of the ultrasonic waves is equal to or more than 20KHz, and the
time for dealing is 30-40min.
Further,
the frequency of the ultrasonic waves is 20-25KHz.
Further,
in the preparing process of the inorganic coating composition, the ultrasonic
waves are used to treat the mixture of the alkoxy silane and the silica sol
during a mixing and reacting step of the alkoxy-silane and the silica sol.
The
operating theory of ultrasonic dispersion is as below: when applying the
ultrasonic waves with frequency of over 20KHz on the object, because the
repeatedly strong reduction of the air pressure, the cavitation phenomena is
created. When the cavity is broken, partial high temperature, high pressure and
air jets are produced. The energy produced by the ultrasonic waves is then used
to disperse the particles, break the particles, and get homogenization.
Further,
in order to make the powder raw materials disperse perfectly, they are
irradiated with ultrasonic waves before using.
Further,
in order to make the chemical reaction more completely, the liquid raw
materials are irradiated with ultrasonic waves before using.
The
present invention also provides a method for preparing the inorganic coating
composition, the method is as follows:
Prepare
the main agent and the curing agent with the ingredients respectively;
A
method for preparing the main agent is as below: stirring silica sol first,
adding the organic solvent, continuing to stir, adding deionized water,
continuing to stir; controlling the react temperature below or equal to 50
degrees Celsius, aforesaid organic solvent is selected from methanol, or
ethanol, or isopropanol, or the mixture of two kinds of them at least;
A
method for preparing the curing agent is as below: adding the organic
alkoxy-silane, first functional additives, inorganic pigment, and other
functional additives into the deionized water; and mixing evenly.
The
main agent and the curing agent are mixed together and filtered through a
325-1000 mesh net to remove the particles and get the inorganic coating
composition.
Further,
the method for preparing the main agent is as below: stirring silica sol first,
adding the organic solvent gradually, continuing to stir, adding deionized
water gradually, continuing to stir; when the silica sol is mixed with
deionized water, the heat will be produced and the react temperature has to be
controlled below or equal to 50 degrees Celsius. A foresaid organic solvent is
selected from methanol, or ethanol, or isopropanol, or the mixture of two kinds
of them at least. The organic solvent will influence the speed of drying, but
this drawback can be compensated by the improvement of the storage ability;
The
viscosity of the main agent is usually tested by the Ford Cup. The viscosity is
14-15 seconds usually.
The
present invention provides another method for preparing the inorganic coating
composition, the method comprises the following steps:
(1)
preparing the inorganic solution: mixing the 30-40wt% alkoxy-silane, with the
15-20wt% organic solvent, and 25-30% silica sol, stirring the mixture at 40-50℃ for 5-10 minutes,
obtaining inorganic solution in sol state;
(2)
preparing the inorganic coating mixture: placing 70-80wt% inorganic solution
generated in step (1), 5-10wt% functional additives, 10-20wt% inorganic
pigment, and 0.5-2.0wt% other functional additives together, stirring the
mixture to get the inorganic coating mixture；
（3）placing the inorganic coating mixture
generated in step (2) in a homogenizer; stirring it at a high speed for 1-2
hours to make the particles homogenized; and 
（4）filtering the homogenized matter generated
in step (3) pass through a 325-1000 mesh net to remove the filtered particles
and get the inorganic coating composition which can be cured at low
temperature.
Further,
in the step (1) above mentioned, preparing the inorganic solution: mixing the
30-40wt% alkoxy-silane, with the 15-20wt% organic solvent, and 25-30% silica
sol, stirring the mixture at 40-50 degrees Celsius for 5-10 minutes, when the
alkoxy-silane reacts with silica sol in the mixed solution, the heat will be
produced and the mixture is turned to be transparent from turbid state
gradually; the purpose of adding the organic solvent is to modulate the
viscosity of the solution and the react speed. Obtaining inorganic solution in
sol state by the process above mentioned;
Further,
in the step (2) above mentioned, stirring the inorganic coating mixture:
putting 70-80wt% the inorganic solution generated in step (1), 5-10wt%
potassium titanate or alumina, 10-20wt% inorganic pigment, and 0.5-2.0wt% other
functional additives together, stirring the mixture to get the inorganic coating
mixture；
Further,
in the step (1) above mentioned, preparing the inorganic solution: mixing the
30-40wt% alkoxy-silane with the 15-20wt% organic solvent, and 25-30% silica
sol, stirring the mixture at 40-50degrees Celsius for 5-10 minutes, at the same
time, the ultrasonic waves is irradiated on the mixture, at this time, the
alkoxy-silane reacts with silica sol in the mixing solution, the heat is
produced, the mixture is turned to be transparent from turbid state gradually.
In the process above mentioned, the ultrasonic waves are applied during the
chemical reaction to control the bond angle of the Si-O bond created, thereby
to control the direction of molecular structure, to get the controllable growth
of the Si-O bond instead of self-growing. 
To
improve the flexibility of the inorganic coating, the potassium titanate, which
have the fibre-likely shape, is used, thus, the potassium titanate is able to
improve the flexibility of the materials. The inorganic pigment may use
metallic oxide.
The
organo-silane may be methyltrimethoxy silane, methyltriethoxy silane, or phenyl
trimethoxy silane, or a mixture thereof.
The
aforesaid inorganic coating composition may be called inorganic ceramic
coating.
Further,
the method for preparing the inorganic ceramic coating is as below:
Phase
1, preparing the inorganic solution in sol state: mixing the 30-40wt% one kind,
or two kind at least of alkoxy-silane, with the 25-30% silica sol, stirring the
mixture at 40-50degrees Celsius for 5-10 minutes to get inorganic solution in
sol state; phase 2, stirring and mixing: putting 70-80wt% inorganic solution
generated in phase 1, 5-10wt% potassium titanate and/or alumina, 10-20wt%
inorganic pigment of titanium oxide, and 0.5-2.0wt% other functional additives
together, stirring and mixing them to get the inorganic coating mixture；phase 3,
putting the inorganic coating mixture generated in phase 2 in a homogenizer;
stirring it at a high speed for 1-2 hours to make the particles homogenized;
phase 4, filtering: having the homogenized matter generated in phase 3 pass
through a 325-1000 mesh net to eliminate the bigger particles and get the
inorganic ceramic coating.
Further,
in the phase for preparing inorganic solution, adding organic solvent. Further,
in the phase 2, 5-10wt% functional additives comprise 3-5wt% potassium
titanate, the particle size of the potassium titanate is 1-100nm.
The
structure and theory of the inorganic coating film formed by the inorganic
coating composition is as below:
The
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”. The “OR2” is hydrolyzable alkoxy-silane, which is
hydrolyzed by water, moisture in the air, or moisture on the surface of
substrate to form “silicon-hydroxyl” (Si-OH) group. The (Si-OH) group strongly
bonds with the surfaces (M-OH) of the substrate through Si-O-M bond. As shown
in table 1, the Si-O bond has higher bond energy than other bond. The inorganic
coating film has the features of weather resistance, chemical resistance,
abrasive resistance, high hardness, meanwhile owing to the flexibility and
resilience of the silicon-oxygen bond, the inorganic coating film also has the
features of cold resistance and tolerance to repeating heat shock.
Table
1 The bond energy and length of each bond
2017020009.tif 000014
Å is the length unit.
In
the present invention, the organic silane forms an inorganic solution through
hydrolysis and condensation polymerization under the presence of silicon
dioxide (SiO2). The inorganic solution has “silicon-hydroxyl” (Si-OH) group, and this group generates Si-O-M
bond, which has strong bond energy, thereby, the inorganic solution itself can
play the role as a strong binder. 
Further,
the inorganic silane is tetraethoxysilane, or methyl trimethoxy silane, or the
compound thereof. By adding 20-30% silica sol and stirring the mixture, the
inorganic solution above mentioned can be obtained. In case the amount of
silica sol deviates from the above range, it may weaken the bind force of the
Si-O-M, thereby, the film will peel off at a high-temperature. 
In
addition, in order to improve the physical-chemical characteristics of the film
formed by coating composition, potassium titanate or alumina may be used as
first functional additive. Since the particles of these materials are
needle-shaped or plate-shaped, they may prevent cracks and control the
viscosity of coating composition. The amount of the first functional additive
will be in the range of 5-10wt%. If adding the first functional additives less
than 5wt%, deterioration of the performance of film may occur, and the surface
of the film will be rough. If adding the first functional additives more than
10wt%, gloss and adhesive force of the film will be reduced. 
The
inorganic coating composition in the present invention may be used as a
substitute of the paints in prior art. To this end, it must be colorful. In
order to get a variety of color, the coating in prior art uses the organic
pigments or dye, but, these organic matters will cause various problems.
Accordingly, the inorganic coating composition in the present invention uses
pigment of metallic oxide to represent a variety of color. It is desirable to
contain 10-20wt% pigment. In case the amount of pigment added is less than the
range, the gloss will be lower; and in case the amount of pigment added is more
than the range, the adhesive force between the film and the substrate will be
reduced. In addition, to give more properties to the film, the inorganic
coating composition in the present invention contains 0.5-2.0wt% other
functional additive.
In
addition, titanium oxide may be added in the inorganic coating composition in
order to get photocatalysis effects. As titanium oxide is activated by light,
it can change various pollutants into innocuous matters. 
In
addition, according to the necessary, in order to release negative ions or
radiate far infrared rays, the other function additives may be added into the
inorganic coating composition. The other function additives comprise the matter
which can release negative ions. Generally, tourmalines and rare-earth ores are
used as matters which can release negative ions. 
The
inorganic coating composition, by adding function additives, gives the coating
film flexibility, prevents cracks, and solves the problem of thick film. In
order to prepare inorganic coating composition which can be cured at low
temperature, the condensation-polymerizing reaction is performed between silica
sol and alkoxy-silane. The coating composition will be cured at low temperature
to form the inorganic film. The film has excellent properties, and, is not
harmful to human body, and is environmentally safe. 
Compared
with the prior art, the inorganic coating composition in present invention has
excellent properties which do not exist in the prior art. That is, the present
invention solves the difficult problem of curing at low temperature for the
inorganic coating composition, which can be used on the surface of big building
or device. The present invention does not need big baking device, thus does not
need boiler, and so on, improves the production efficiency, aslo saves the fee
for fuel, is beneficial to the environment. In addition, the film formed by the
inorganic coating composition has good flexibility. In addition, the inorganic
coating composition in present invention does not comprise the harmful organic
material, easy to use, no smell, have excellent chemical and physical
resistance, can maintain the film long time, is not harmful to the human body,
will not pollute the environment, ensure the safety, and provide useful result.
Further, the film may prevent the release of the harmful substances such as
VOCs or formaldehydes, and may reduce the occurrence of the sick house
syndromes. In addition, the ingredient of the film is inorganic material, thus,
the film will influence environment at the lowest degree when the film is
discarded, for the properties of heat and ultraviolet rays resistance, prevent
the exfoliation and discoloration, can maintain the beautiful appearance long
time.
BRIEF
DESCRIPTION OF THE DRAWING
Figure
1 is a structural schematic diagram of the flexibility test of the film formed
by the inorganic coating composition in present invention.
DETAILED
DESCRIPTION OF THE INVENTION
According
to technology solution and the preparing method provide in the present
invention, several examples is provided below. These examples are not intended
to limit the scope of the invention.
Example
1
The
present invention provides an inorganic coating composition, the preparing
method thereof is as below: 
(1)
preparing inorganic solution: 30wt% silica sol is mixed with 30wt% of organic
silane and 15wt% ethanol, and the mixed solution is stirred at 40-50degrees
Celsius for 5-10 minutes. The organic silane is the methyl trimethoxy silane,
or tetraethoxy silane, or a mixture thereof. The mixed solution of organic
silane and silica sol create chemical reaction, the heat is produced, and the
mixed solution changes from a turbid state to a transparent state. At this
time, adding methanol, or ethanol, or isopropanol, or the mixture thereof to
control the viscosity and the reaction speed of the solution. The inorganic
solution in sol state is made through these processes. 
(2)
stirring the mixed solution: the inorganic solution generated in step (1), 9wt%
functional additives, which are potassium titanate or alumina, 15wt% pigment
powders of titanium oxide, and 1wt% other functional additives are mixed and
stirred to form an inorganic ceramic mixture. 
(3)
homogenizing: the solution generated in step (2) is put in a homogenizer, and
is stirred at a high speed for 1-2 hours to homogenize the particles. 
(4)
filtering the coatings: the homogenized matter is passed through a 325-1000
mesh net and remove bigger particles to get the inorganic coating composition.
Example
2
The
present invention provides an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature, the composition comprises the ingredient as below: 
70wt%
inorganic solution. The said inorganic solution comprises the following
ingredient: 30wt% tetraethoxysilane, 15wt% ethanol, 25wt% silica sol;
10wt%
functional additives, which is the mixture of potassium titanate and alumina,
wherein the amount of potassium titanate is 3wt%.  
19.5wt%
inorganic pigment; 
0.5wt%
other functional additives, the other functional additive is tourmaline; 
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Example
3
The
present invention provide an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature, the composition comprises the ingredient as below: 
80wt%
inorganic solution. The said inorganic solution comprises the following
ingredient: 40wt% the mixture of tetraethoxysilane and methyl trimethoxysilane,
the ratio of tetraethoxysilane and methyl trimethoxysilane is 1:1 by weight,
15wt% ethanol, 25wt% silica sol;
5wt%
functional additives, which are the mixture of potassium titanate and alumina,
the amount of potassium titanate is 4wt%; 
13wt%
inorganic pigment; 
2.0wt%
other functional additives, the other functional additive is tourmaline; 
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Example
4
The
present invention provide an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature, the composition comprises the ingredient as below: 
80wt%
inorganic solution. The said inorganic solution comprises the following
ingredient: 30wt% methyl trimethoxysilane, 20wt% ethanol, 30wt% silica sol;
6wt%
functional additives, which are the mixture of potassium titanate and alumina,
the amount of potassium titanate is 5wt%; 
13wt%
inorganic pigment; 
1wt%
other functional additives, the other functional additive is rare-earth ore; 
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Example
5
The
present invention provide an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature, the composition comprises the ingredient as below: 
74.5wt%
inorganic solution, the said inorganic solution comprises the following
ingredient: 30wt% methyl triethoxy silane, 15wt% ethanol, 29.5wt% silica sol;
5wt%
functional additives, which are potassium titanate; 
20wt%
inorganic pigment; 
0.5wt%
other functional additives, the other functional additive is rare-earth ore; 
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Example
6
The
present invention provide an inorganic coating composition which can be cured
at low temperature, the composition comprises the ingredient as below: 
77wt%
inorganic solution. The said inorganic solution comprises the following
ingredient: 35wt% organic alkoxy-silane, 15wt% ethanol , 27wt% silica sol;
7wt%
functional additives, which are potassium titanate; 
15wt%
of inorganic pigment; 
1wt%
other functional additives, the other functional additive is the mixture of
tourmaline and  rare-earth ore, the ratio of tourmaline and rare-earth ore
is 1:1 by weight;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
The
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R2
” is phenyl, m is 0.
Example
7
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3CH2CH2, the “R2 ” is CF3CH2CH2, m is 1.
Example
8
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3 (CF2)5CH2CH2, the “R2 ” is CF3 (CF2)5CH2CH2, m is 2.
Example
9
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3 (CF2)7CH2CH2, the “R2 ” is CF3 (CF2)7CH2CH2, m is 3.
Example
10
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic alkoxy-silane
is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is methyl, the “R2 ” is phenyl, m is 1.
Example
11
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is ethyl, the “R2 ” is CF3CH2CH2, m is 1.
Example
12
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is phenyl, the “R2 ” is CF3 (CF2)7CH2CH2, m is 2.
Example
13
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3CH2CH2, the “R2 ” is methyl, m is 3.
Example
14
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3 (CF2)5CH2CH, the “R2 ” is methyl and ethyl, m is 2.
Example
15
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is represented with a molecular formula “R1mSi(OR2)4-m ”, the “R1
” is CF3 (CF2)7CH2CH2, the “R2 ” is phenyl, m is 1.
Example
16
An
inorganic coating composition as shown in the example 6, wherein, the organic
alkoxy-silane is phenyl trimethoxysilane.
Coat
the inorganic coating composition provided by the examples on the substrate,
form film, the thick of the film is 30±5μm, the substrate is aluminum plate. The size
of the aluminum plate is 15 cm ×7.5cm, the
coating is curing at low temperature for 7 days, form hard film. 
The
test result and the test data of the film formed by the inorganic coating
composition provided by the example 1-16 are shown in table 2 and table 3.
2017020009.tif 000015
2017020009.tif 000016
Flexibility
test:  The inorganic coating composition in present invention is coated on
the soft substrate, and the composition is cured to form a film. The substrate
is a bendable aluminum sheet. The thickness of the substrate is 0.3mm. The thickness
of the film is 20-25μm. As shown in
Figure 1, putting the rod 2 on the film 1, the diameter of the rod 2 is 9.5mm.
The substrate is bent along the rod, the substrate with film may be bent to
parallel to the horizontal plane to twine around the rod. There are no cracks
on the surface of the bent film.
The
flexibility of the film formed by the inorganic coating composition may also be
evaluated by the scratch test, or pendulum hardness test. The scratch test and
the pendulum hardness test are as below. 
Because
the film formed by the water-base PU Acryl coating has excellent flexibility,
it is used here as a reference. The flexibility of the film formed by the
inorganic coating composition in present invention is tested. The flexibility
of the film formed by water-base PU Acryl coating is tested as well for
comparing the test results and evaluating the flexibility of the film formed by
the inorganic coating composition in present invention.
Scratch
test, use the break through force to represent the test result. The test method
includes the steps as below:
(1)
Coating the coating composition on steel substrate, forming the film with fixed
thickness; 
(2)
A needle is placed on the film;
(3)
Applying a force on the needle, and pushing the needle to move on the film: in
60 seconds, the force is increased from 0N to 100N;
(4)
Meanwhile the needle is moved 1cm on the film;
(5)
Observe and record the data of the force when the film is broken.
The
standard of broke is as below: by washing the film with water, the film is
peeled off the substrate and the substrate is seen clearly. When the force of
breaking the film is bigger, the film is more resistant to the scratch and the
flexibility of the film is better. 
Pendulum
hardness test, the test method includes steps as below:
(1)
Coating the coating composition on steel substrate, forming the film with fixed
thickness;
(2)
A pendulum is swung on the coated substrate;
(3)
Pendulum is resting on two balls.
(4)
Softness of substrate is damping the oscillation;
(5)
Pendulum hardness is given as time in seconds it takes to decrease the
amplitude from 6° to 3°. 
When
the time is longer, the pendulum hardness of the film is higher and the
flexibility of the film is worse.
Pencil
hardness test: fixing the Mitsubishi pencil on the hardness test device at 45° angle, applying force of 1Kg on the pencil
and pushing the pencil moving forward.
Adhesive
force test: use the one hundred grid method.
Abrasive
test: using the abrasive test device (Model KPM-042), the wheel used is CS-10
wheel, putting the sample on the test device, loading 500g of gravity and
turning 500 circles. Then, the UV spectrophotometer is used to test the
absorbance of the surface of the sample at 370 nm to observe whether the
surface turn to indistinct or not. The abrasive resistance is tested at last
step.
Comparative
example 1
Preparing
an inorganic coating composition, the preparation method thereof is as below:
(1)
preparing inorganic solution: 35% silica sol is mixed with 100wt% methyl
trimethoxy silane, and the mixed solution is stirred at 50degrees Celsius for
10 minutes, ethanol is added to control the viscosity, and the inorganic
solution is obtained. 
(2)
mixing 60wt% inorganic solution generated in step (1), with 20wt% potassium
titanate, 8wt% pigment of iron oxide, and 12wt% rare-earth ore to form an
inorganic ceramic mixture. 
(3)
homogenizing: the solution obtained in step (2) is put in a homogenizer, and is
stirred at a high speed for 2 hours to homogenize the particles. 
(4)
filtering coatings: the homogenized matter generated in step (3) is passed
through a 325-1000 mesh net to remove the bigger particles and get the coating
composition.
Coating
the composition in comparative example 1 on substrate of aluminum plate. The
result is as below:
1.
The film formed has cracks;
2.
Shocking resistance: 1Kg ball, fall from the height of 50cm, the film peel off
from the substrate.
Comparative
example 2
Preparing
an inorganic coating composition. The composition comprises the ingredient as
below: 
70wt%
inorganic solution, 
12wt%
functional additives, which is potassium titanate.  
17.5wt%
inorganic pigment; 
0.5wt%
other functional additives, the other functional additive is tourmaline; 
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 30wt% methyl
trimethoxysilane, 15wt% ethanol, 25wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of function
additive is higher.
Comparative
example 3
Preparing
an inorganic coating composition. The composition comprises the ingredient as
below: 
80wt%
inorganic solution,
3wt%
functional additives, which are alumina; 
15wt%
inorganic pigment; 
2.0wt%
other functional additives; 
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 40wt%
tetraethoxysilane, 15wt% isopropanol, 25wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of function
additive is lower.
Comparative
example 4
Preparing
an inorganic coating composition, the composition comprises the ingredient as below:
80wt%
inorganic solution;
9wt%
of functional additives, which are potassium titanate; 
10wt%
inorganic pigment; 
1wt%
other functional additives; 
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 45wt% methyl
trimethoxysilane, 15wt% ethanol, 20wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of organic
alkoxy-silane is higher, the amount of silica sol is lower.
Comparative
example 5
Preparing
an inorganic coating composition, the composition comprises the ingredient as
below: 
75wt%
inorganic solution;
10wt%
functional additives, which are potassium titanate; 
13wt%
inorganic pigment; 
2.0wt%
other functional additives; 
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 25wt% methyl
trimethoxysilane, 15wt% ethanol, 35wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of organic
alkoxy-silane is lower, the amount of silica sol is higher.
Comparative
example 6
Preparing
an inorganic coating composition, the composition comprises the ingredient as
below: 
90wt%
inorganic solution;
5wt%
functional additives, which are alumina; 
3wt%
inorganic pigment; 
2.0wt%
other functional additives;
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 40wt% organic
alkoxy-silane, 20wt% isopropanol, 30wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of inorganic
solution is higher, the amount of inorganic pigment is lower.
Comparative
example 7
Preparing
an inorganic coating composition, the composition comprises the ingredient as
below: 
65wt%
inorganic solution;
10wt%
functional additives, which are the mixture of potassium titanate and alumina,
the ratio of potassium titanate and alumina is 1:1 by weight; 
23wt%
inorganic pigment; 
2.0wt%
other functional additives;
The
said inorganic solution comprises the following ingredient: 30wt% organic
alkoxy-silane, 10wt% isopropanol, 25wt% silica sol;
The
percentage above mentioned is the proportion of each ingredient in the whole of
inorganic coating composition, by weight.
Compared
with the composition provided by the present invention, the amount of inorganic
solution is lower, the amount of inorganic pigment is higher.
The
properties of the product of comparative examples 2-7 are shown in the table 4.
2017020009.tif 000017
We
can conclude from the test results of the examples and the comparative examples,
the inorganic coating composition in present invention may cure at low
temperature, the film formed has high hardness, acid resistance, alkali
resistance, salt water resistance, weather resistance, and has good adhesive
force.
The
flexibility of the film formed by the inorganic coating composition in present
invention is tested by scratch test and pendulum hardness test. The flexibility
of the film formed by water-base PU Acryl coating is tested as well by scratch
test and pendulum hardness test. The test results are shown in table 5. The
test results can be used to compare and evaluate the flexibility of the film
formed by the coating composition in present invention.
2017020009.tif 000018
We
can conclude from the above test result, the film formed by the coating composition
in the present invention has excellent flexibility, and the flexibility is very
close to the flexibility of the film formed by the water-base PU Acryl coating.
The
above mentioned, only is the preferred examples in the present invention, that
is not intend to limit the protective scope. Any changes or modifications
according to the present invention, are all covered by the patent scope of the
present invention.
What Is Claimed
Is:
1. An inorganic
coating composition which is curable at low temperature, wherein the inorganic
coating composition comprises: 
70-80wt%
inorganic solution, wherein the inorganic solution comprises 30-40wt% organic
alkoxy-silane, 15-20wt% organic solvent, and 25-30wt% silica sol;
5-10wt% first
functional additive selected from potassium titanate, alumina, or mixture
thereof; 
10-20wt%
inorganic pigment; and
0.5-2.0wt%
other functional additive.
2. The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the alkoxy-silane is
represented by formula R1mSi(OR2)4-m , where R1 and R2 represent a substituted
or non-substituted alkyl group or aryl group comprising n C, where n is 1-10; m
is 0-3.
3. The
inorganic coating composition of claim 2, wherein the R1 and/or R2 are at least
one of selected from the group including methyl, ethyl, phenyl, CF3CH2CH2, CF3
(CF2)5CH2CH2, and CF3 (CF2)7CH2CH2.
4. The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the silica sol comprises
20-40wt% silica (SiO2) particles, a size of the silica particle is from
nanometer-size to micron-size. 
5.  The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the other functional additive
is tourmaline, or rare-earth ore, or a mixture thereof. 
6. The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the first functional additive
comprises 3-5wt% potassium titanate, the potassium titanate is needle-shaped
with a particle size of 1-l00nm.
7. The
inorganic coating composition of claim 2, wherein the alkoxy-silane is methyl
trimethoxy silane, tetraethoxysilane, phenyl trimethoxy silane or a mixture
thereof.
8. The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the organic solvent is
methanol, ethanol, isopropanol or a mixture thereof.
9. The
inorganic coating composition of claim 1, wherein the ingredients of the
inorganic coating composition are treated by ultrasonic waves.
10.  The
inorganic coating composition of claim 9, wherein, a frequency of the
ultrasonic waves is equal or more than 20KHz, and the time for dealing is 30-40
minutes.
11.  The
inorganic coating composition of claim 9, wherein the ultrasonic waves are used
to treat the mixture of the alkoxy-silane and the silica sol during a mixing
and reacting step of the alkoxy-silane and the silica sol.
12. The method
for preparing the inorganic coating composition of claim 1, wherein the method
comprises the following steps:
Prepare the
main agent and the curing agent with the ingredients respectively;
A method for
preparing the main agent is as below: stirring silica sol first, adding the
organic solvent, continuing to stir, adding deionized water, continuing to
stir; controlling the react temperature below or equal to 50 degrees Celsius,
aforesaid organic solvent is selected from methanol, or ethanol, or
isopropanol, or the mixture of two kinds of them at least;
A method for
preparing the curing agent is as below: adding the organic alkoxy-silane, first
functional additives, inorganic pigment, and other functional additives into
the deionized water; and mixing evenly.
13. The method
for preparing the inorganic coating composition of claim 1, wherein the method
comprises the following steps:
(1) preparing
the inorganic solution: mixing the 30-40wt% alkoxy-silane, with the 15-20wt%
organic solvent, and 25-30% silica sol; and stirring the mixture at
40-50degrees Celsius for 5-10 minutes to get inorganic solution in sol state;
(2) preparing
the inorganic coating mixture: putting 70-80wt% the inorganic solution
generated in step (1), 5-10wt% functional additives, 10-20wt% inorganic pigment,
and 0.5-2.0wt% other functional additives together; and stirring the mixture to
get the inorganic coating mixture；
（3）placing the inorganic coating mixture generated in step (2) in a
homogenizer; and stirring it at a high speed for 1-2 hours to make the particles
homogenized; and 
（4）filtering the homogenized matter generated in step (3) pass through
a 325-1000 mesh net to remove bigger particles; and obtaining the inorganic
coating composition which can be cured at low temperature.
１．Ａｂｓｔｒａｃｔ
The present
invention relates to coating composition. And in particular, to an inorganic
coating composition which can be cured at low temperature and a preparation
method thereof. In order to solve the problems that the organic coating is
harmful for the environment, the inorganic coating has bad flexibility, and the
traditional ceramic coatings need heat and is inconvenient for curing in prior
art, the present invention provide an inorganic coating composition which can
be cured at low temperature and a preparation method thereof. The inorganic
coating composition comprises the ingredient as below: 70-80wt% of inorganic
solution; 5-10wt% of functional additives, which are potassium titanate,
alumina, or a compound thereof; 10-20wt% of inorganic pigment; 0.5-2.0wt% of
other functional additives. The said inorganic solution comprises the following
ingredients: 30-40wt% of organic alkoxy-silane, 15-20wt% of organic solvent,
and 25-30wt% of silica sol. The inorganic coating composition is able to be cured
at low temperature, the film formed by it has excellent flexibility, and the
film will not release harmful organic gases, and is beneficial to the
environmental.
Ｆｉｇ１
2017020009.tif 000019