耐食性を有する耐熱無機塗料「N‑TAC‑XD1」(品川ファインセラミックス株式会社)

Heat-resistant Inorganic Coating with Corrosionresistance “N‑TAC‑XD1”(Shinagawa Fine Ceramics Co., Ltd.)
小
芳

13

引

篤

次

賀

円

香

Atsuji KOBIKI
Madoka HAGA

池
吉

田

憲

司

川

正

博

Kenji IKEDA

Masahiro YOSHIKAWA

No. 67

Product2024

製品紹介／PRODUCT

耐食性を有する耐熱無機塗料「N-TAC-XD1」（品川ファインセラミックス株式会社）
Heat-resistant Inorganic Coating with Corrosion-resistance“N-TAC-XD1”（Shinagawa Fine Ceramics Co., Ltd.）
小
芳

引

篤

次 ＊１

池

田

憲

司  ＊２

賀

円

香  ＊３

吉

川

正

博  ＊

Atsuji KOBIKI
Madoka HAGA

要

Kenji IKEDA

４

Masahiro YOSHIKAWA

旨

耐食性を有する耐熱無機塗料N-TAC-XD1は,高温環境においても化学的安定性を維持し,塗膜の劣化がない。
この特徴を生かして,金属等の素材表面を無機塗料でコーティングした機械部品を高温腐食環境下で使用することにより,その寿命を改善することが期待されている。本報告では,当社が開発した耐食性耐熱無機塗料の基本的な特性,その効果および適用例について概説する。

Abstract
N-TAC-XD1, a heat-resistant inorganic coating with corrosion-resistance, maintains its chemical stability
in high temperature conditions and the coating layer does not deteriorate. This feature is expected to
improve the working lives of mechanical parts coated with inorganic coatings on the surface of metals
and other materials when used in high-temperature and corrosive environments. This report outlines thebasic properties, effects, and applications of the heat and corrosion resistant inorganic coating developedby our company.

1. はじめに耐熱無機塗料は，高温下での金属および非金属表面の保護において，極めて重要な役割を果たす材料として，産業界において広く利用されている。この耐熱塗料の耐腐食性をさらに向上させることができれば，高温で化学的な侵食に晒される機械部品，炉，パイプライン，航空宇宙産業のコンポーネントなど，様々な分野で活用できる。一方，耐食性耐熱無機塗料が高温環境において使用される場合，化

1. Introduction
Heat-resistantinorganic

coatings

arewidelyused in the industry as materials that play an
extremely important role in protecting metallic andnon-metallic surfaces at high temperatures. It wasthought that if the corrosion-resistance of theseheat-resistant coatings were further improved, theywould be usable in various fields, such as mechanicalparts, furnaces, pipelines, and aerospace industry
components that are exposed to chemical erosion＊１ 品川ファインセラミックス株式会社 久々井事業所 塗料製造グループ 作業長

Manager, Kugui Works, Inorganic Paint & Adhesive, Shinagawa Fine
Ceramics Co., Ltd.
＊２ 品川ファインセラミックス株式会社 久々井事業所 塗料製造グループ リーダー Group Leader, Kugui Works, Inorganic Paint & Adhesive, Shinagawa
Fine Ceramics Co., Ltd.
＊３ 技術研究所 第４研究部 Research Dept. No.4, Research Center＊４ 品川ファインセラミックス株式会社 岡山事業所 取締役 事業所長 Executive Director, Okayama Works, Shinagawa Fine Ceramics Co., Ltd.



ProductNo. 672024

学的安定性を維持し，基材の熱膨張によっても塗膜の亀裂

at high temperatures. On the other hand, when heatや剥離が生じないことが求められる。

and corrosion resistant inorganic coatings are used

これらの課題をクリアする無機塗料を塗布した機械部品を使用すれば，基材の酸化・腐食を防ぎ，装置寿命を改善するとともに，更に厳しい環境下での活用も可能となり得

in high temperature conditions, the chemical stability
must be maintained, and the thermal expansion of
the base material must not cause cracking or peelingof the coating.
We concluded that if mechanical parts coated withる。
本報告では，当社が開発した耐腐食性を有する耐熱無機
塗料N-TAC-XD1の基本特性，その効果および適用例について概説する。

inorganic coatings that meet these requirements
were used, oxidation and corrosion of the basematerial would be prevented and the life of theequipment would be improved. Our results alsosuggest that it may also be possible to use such

2. 耐食性耐熱無機塗料

parts under even harsher environments.
This report outlines the basic properties of N-

2. 1 当社開発品の特性
まず，当社製耐熱塗料のうちの金属向け製品の外観を，
Fig.1にそれらの基本特性をTable 1に示す。

TAC-XD1, a heat-resistant inorganic coating withcorrosion resistance developed by our company, its
effects, and examples of application.

2. Heat and Corrosion ResistantInorganic Coating
2. 1 Properties of our developed products

The appearance of our heat-resistant coatingproducts for metals is shown in Fig. 1, and theirbasic properties are shown in Table 1.
The two products other than N-TAC-XD1 are as
follows.
① NIC #1000GN: A hybrid type coating in which
a metallic alkoxide varnish is combined with anappropriate amount of solvent-soluble fluorine
Fig.  1

Appearance of heat-resistant coatingproducts.

Table 1

Basic properties of heat-resistant coatings

Product name

N-TAC-XD1

NIC#1000GN

SS1-3000S

TypeHigh temperature

Low temperature

High heat-resistantsilver paint

Main ingredients

Zirconium oxide
Silicone resin
Inorganic binder

Acrylic resin
Fluorine resin
Inorganic binder

Silicone resin
Metal powder

Viscosity / mPa･s

10 - 50

10 - 2070 - 130

Density / g･cm

1.4

1

1

Heat resistancetemperature / ℃

1000 ℃

300 ℃

600 ℃

Standard film
thickness /μm

25

5

10

Water resistance

◎

◎

〇

Acid resistance

◎

◎

△

Alkali resistance

〇

◎

△

-3



resin and polymerized with inorganic polymers.

No. 67

Product

2024

N-TAC-XD1以外の２製品については，

The fluorine resin provides excellent chemical and① NIC#1000GN：金属アルコキシドを用いたワニスに適量の溶剤可溶型フッ素樹脂を配合し無機高分子と重合させたハイブリッド型塗料で、フッ素樹脂の効果により

UV resistance, and higher heat-resistance (300 ℃)
than a conventional fluorine resin coating.1) However, it is the lowest temperature type among thethree products.

優れた耐薬品性，耐紫外線性を示す上に、通常のフッ② SS1-3000S: This coating is used for the purpose of

素樹脂塗料に比べて高い耐熱性(300℃)を示す 。ただprotecting steel plates and preventing corrosion.

1)

し、３製品の中では最も低温型である。
② SS1-3000S：薬品耐性は低いものの，鋼板の保護や防Although it has low chemical resistance, it has heatshielding properties because of its low emissivity.
Although it contains silicone resin, it maintains

錆目的での使用において用いられる塗料で，放射率が低excellent heat-resistance even at temperatures

いことから熱遮蔽性がある。シリコーン樹脂を含んで

as high as 600 ℃. It has higher heat-resistance

いるが，600℃の高温においても優れた耐熱性を維持する。一般的な銀ペンに比べても高耐熱・高耐久性を有することから，各種工業炉や耐火物プレキャストブロックの鉄皮にも塗布されている。
上記２製品に比べ、高温型塗料であるN-TAC-XD1は，金属アルコキシドを用いた耐熱性に優れた製品群である

and durability than ordinary silver coatings, andis coated on the steel skins of various industrial
furnaces and refractory precast blocks.
Compared to the two products, N-TAC-XD1,
a high-temperature type coating, belongs to the
N-TAC series2), a group of products with excellent
heat-resistant properties using metal alkoxides. It
consists of a binder with a ladder structure madeN-TACシリーズに属し 、無機高分子と高耐熱性シリコー

by polymerizing inorganic polymers and highly

ン樹脂を重合させた梯子型(ラダー)構造を持つバインダー

heat-resistant silicone resin, and inorganic filler. It

2)及び無機フィラーで構成されており，耐腐食性に優れる。
金属アルコキシドを用いたバインダーは，本質的には結晶

has excellent corrosion-resistance. The metallic
alkoxide binder is essentially hard with a dense
crystal structure, but by selecting the right type

構造が緻密で硬質であるが，その種類を選定することで軟of binder, it can be made softer and has a higher

質化し，熱変形に対する追従性が高くなる工夫を加えていdegree of conformability to thermal deformation.

る。金属に塗布する場合は実用上600℃までとなるが、塗膜自体は600℃～1000℃の高温であっても耐熱性と耐食性を兼ね備えている。
今回はこれらをSUS板に塗布し比較を行った。

2. ２ 耐食性
塗 膜 の 耐 食 性 の 評 価 方 法 は 以 下 の 通 り と し た。 ①

When coated on metal, the temperature is limited
to 600 ℃ for practical use, but as a coating film, it
has both heat-resistance and corrosion resistanceeven at high temperatures of 600 ℃ to 1000 ℃.
In this case, these coatings were coated on SUS
plates and compared.

2. 2 Corrosion-resistance

The evaluation method for the corrosion-resistance

SUS304基板上に150℃で２時間加熱硬化させた塗膜を形

of the coating was as follows.

成し，この上に所定薬品を0.2ml 滴下した後，時計皿で蓋① Each coating layer was formed on a SUS304をした状態で常温にて24時間放置した。②その後，水洗し，２時間の自然乾燥後に形成される薬品痕を外観観察した。
耐食性評価結果をFig.2に示す。本結果より，高温型塗料
N-TAC-XD1 は，濃塩酸，水酸化ナトリウム溶液に対して高い抵抗性が認められた。塩酸，硝酸，硫酸等の酸や水酸化

substrate by heat curing at 150 ℃ for 2 hours.
A 0.2 ml drop of the specified chemical was
dropped on the coating and left for 24 hours atroom temperature while covered with a watch
plate.
② Each coating layer was then rinsed with water,
dried naturally for 2 hours, and the chemical
traces formed were visually observed.

ナトリウム，水酸化カリウム等のアルカリの薬品に対して

The results of the corrosion-resistance evaluation

も優れた耐性を有すると推察される。また、高耐熱銀ペン

are shown in Fig. 2. The results show that the high-SS1-3000Sと比べると明らかな差が見られ、フッ素樹脂を

temperature coating N-TAC-XD1 has high resistanceProductNo. 67

Fig.  2

Fig.  32024

Chemical resistance test result. (Visual evaluation)

Heat resistance evaluation results. (400x optical magnification, SUS substrate)

配合したNIC#1000GNとは同等の耐食性を示し、本製品

to concentrated HCl and NaOH solution. N-TAC-XD1

N-TAC-XD1が優れた耐食性を有していることがわかる。

is expected to have excellent resistance to acids

2. 3 耐熱性
1) SUS基材／無機塗料
塗膜の耐熱性の評価方法は以下の通りとした。①SUS基
板上に150℃で２時間加熱硬化した塗膜を形成。②昇温速
度５℃毎分で所定温度に１時間保持後炉冷。③常温となった膜表面を光学顕微鏡(400倍)で観察した。
それぞれの耐熱性評価結果をFig.3に示す。NIC#1000
GNは300℃で黄変(塗膜としては安定)，600℃では剥離such as HCl, HNO3 , and H2SO4 , and alkalis such as
NaOH and KOH.
A clear difference was observed when comparedto the high heat-resistant silver coating SS1-3000S.
And

N-TAC-XD1

showedcorrosion

resistanceequivalent to that of NIC#1000GN which contains
fluorine resin. Thus N-TAC-XD1 was found to haveexcellence corrosion-resistance.

2. 3 Heat-resistance1 ) SUS substrate/inorganic coating

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Product

2024

した。SS1-3000Sは600℃で若干の変色が見られたが塗膜としては問題なかった。N-TAC-XD1は全く変化が見られず、安定な無機塗膜が構成されていた。このことから，
N-TAC-XD1は耐食性と耐熱性を兼ね備えた優れた無機

The heat-resistance evaluation method for thesecoating layers was as follows.
① A heat-cured coating was formed on a SUS
substrate at 150 ℃ for 2 hours.
② The coating was held at a temperature increase

塗料であることが分かる。

rate of 5 ℃/min for 1 hour, and then cooled in the

2. ４ 下塗り剤の適用

furnace.

高温下で無機塗料を使用する場合の問題点は，しばしば塗膜と基材間の熱膨張差により，塗膜に微亀裂が生じるこ③ The surface of the coatings at RT was observed
under an optical microscope (×400).
Fig. 3 shows the results of the heat-resistanceとである。 それは塗膜の厚みにも大きく影響を受ける。微evaluation. NIC#1000GN yellowed at 300 ℃ (stable

亀裂が生じると腐食はそこを基点として急速に進行するこas a coating) and peeled off at 600 ℃. SS1-3000Sとから，塗膜と基材間の熱膨張率差は低減しておく事が好ましい。
その手段として，基材と塗膜の間に熱膨張差を緩和する
下塗(アンダーコート)層を適用した多層膜を形成する方法がある。Fig.4に応力緩和メカニズムを示す。
下塗り剤として上記高耐熱銀ペンSS1-3000Sが有効でshowed a slight discoloration at 600 ℃ but noproblem as a coating. N-TAC-XD1 showed no change
at all and constituted a stable inorganic coating. This
indicates that N-TAC-XD1 is an excellent inorganic
coating that combines corrosion-resistant and heatresistant coating.

2. 4 Application of primer coatings

One of the problems when using inorganic coatings

ある。SS1-3000Sは扁平状の金属顔料を配合した樹脂バ

at high temperatures is that the thermal expansion

インダーにより構成されており，熱膨張による伸び縮みに

difference between the coating and the substrate

強い為，特に金属を基材として使用する場合に好適である。
そこで高耐熱銀ペンを下塗り剤として適用させた場合の耐熱試験結果をFig.5に示す。

greatly affected by the thickness of the coating.
Because corrosion progresses rapidly from thepoint where microcracks appear, it is desirable to

この結果より，同一加熱条件であっても，膜厚25μmから40μmに増えると，N-TAC-XD1単相では熱膨張差による亀裂が生じることが分かる。一方，SS1-3000Sを下塗したN-TAC-XD1複合膜は熱応力緩和層の存在により塗膜に亀裂が生じなくなることが分かる。
実際の塗装対象は平面のみとは限らず，曲面を伴った形状も考えられる。その場合は部分的に膜厚が異なり，塗膜

Fig.  4often causes micro-cracks in the coating. This is

reduce the thermal expansion coefficient difference
between the coating and the substrate.
One method to prevent this is to form a multilayer
coating with an undercoat layer that reduces thethermal expansion difference between the substrate
and the coating. Fig. 4 shows the stress relaxation
mechanism.
The above described high heat-resistant silver
coating SS1-3000S is effective as a primer. SS1-3000S

Stress relaxation mechanism by application of primer layer.

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is composed of flat metallic pigments and a resinbinder and is highly resistant to expansion andcontraction due to thermal expansion. It is especiallysuitable when using metal as a substrate. Fig. 5
shows the results of heat-resistance tests using highheat-resistant silver coating SS1-3000S as a primer.
The results show that cracking due to thedifference in thermal expansion occurs in the
N-TAC-XD1 single-phase layer when the layer
thickness increases from 25 μm to 40 μm, evenunder the same heating conditions. On the other
hand, the N-TAC-XD1 composite film primed with
Fig.  5

Primer applied coating result．(after
baking for 1 hour, at 600 ℃. 400x
optical magnificent, SUS substrate)

SS1-3000S shows no cracking in the coating due tothe presence of the thermal stress relief layer.
The actual coating surfaces are not only flat, but
may also include curved surfaces. In such cases, thecoating thickness may vary in some parts and cracks
may appear. Therefore, the application of a primerに亀裂が生じる可能性がある。そのような場合でも，下塗り剤を適用することで，膜厚の変化にも柔軟に対応でき，塗膜を安定させることが期待出来る。

3. 適用例
N-TAC-XD1の適用例として，高温型の耐食耐熱塗料
は，高温や化学的な侵食に晒される機械部品，炉，配管等のコンポーネントなどがある。
比較として挙げた低温型のNIC#1000GNは，フッ素樹
脂の耐紫外線特性を生かして，屋外施設にも適用例があり，また金属以外の樹脂製品や木製品等にも塗布でき，常温硬化性を持つ点で使い勝手もよい。高耐熱銀ペンSS13000Sは，金属顔料の低放射率を生かして遮熱用途でも有効であり，また今回のような下塗り剤としての適用も可能である。
それぞれの特徴を生かした塗料の選定・塗装方法の工夫によって、適用範囲を広げることが可能である。

4. まとめ
本報告では，当社が開発した耐食性を有する耐熱無機塗料「N-TAC-XD1」の基本特性，その効果および適用例について概説した。
（1) N-TAC-XD1は梯子型(ラダー)構造を有する金属ア
ルコキシド用いたバインダーと無機フィラーからなlayer can be expected to stabilize the coating by
flexibly responding to changes in coating thickness.

3. Application Examples
As examples of N-TAC-XD1 application possibilities,

thishigh-temperature

type

heat-resistantcoating is applied to machine parts, furnaces, piping
and other components that are exposed to hightemperatures and chemical erosion.
We also give examples of the use of the twoother products mentioned for comparison. The lowtemperature type NIC#1000GN has been applied
to outdoor facilities, taking advantage of the UV
resistant properties of fluorine resin. It can also be
applied to resin products and wooden products,
etc., besides metals, and is easy to use because of
its room temperature curability. High heat resistantsilver coating, SS1-3000S is also effective for heatshielding applications, taking advantage of thelow emissivity of its metal pigments. It can also be
applied as a primer as in this case.
By selecting a coating material and coating method
based on the advantages of the characteristics
of each product, various application ranges are
possible.

4. Conclusion
In this report, we have outlined the basic properties,
effects, and applications of N-TAC-XD1, a heatresistant inorganic coating with corrosion-resistanceNo. 67

Product2024

る耐熱性に優れた無機塗料である。

developed by our company.

（2) N-TAC-XD1は，耐酸(塩酸，硝酸，硫酸等)，耐アル
カリ（水酸化カリウム，水酸化ナトリウム等)の薬液に対して優れた耐性を有する。

(1) N-TAC-XD1 is an inorganic coating with excellent
heat-resistant properties, consisting of a binder
with a ladder-shaped metal alkoxide structure
and inorganic filler.

（3) N-TAC-XD1 を熱膨張係数が大きく異なる金属基材(2) N-TAC-XD1 has excellent corrosion resistance toに塗布する場合，適切な下塗層を適用することで塗膜

acids (HCl, HNO3 , H2SO4 , etc.) and alkalis (KOH,の安定性を高めることができる。
（4) N-TAC-XD1は高温や化学的な侵食に晒される機械

NaOH, etc.).
(3) When N-TAC-XD1 is coated on metal substrates
with significantly different coefficients of thermal

部品，炉，配管等のコンポーネントとしての適用が可

expansion, the stability of the coating can be

能である。

improved by applying an appropriate primer
layer.
(4) N-TAC-XD1 can be applied to machine parts,
furnaces, piping, and other components thatare exposed to high temperatures and chemical
erosion.

				

References

1 ) M. Moriwaki, K. Igami and I. Murakami: Shinagawa Technical Report, 45 123-128 (2002).
2 ) K. Tabata, Y. Fujii, H. Asami, et al.: Shinagawa Technical Report, 30 101-110 (1986).

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