†E†E†E®†Eh†EH†Ep†Er†EņĔE®†ES†E†E†EnDynasylan

金属防食用途での

完全水系

Dynasylan

®

エボニックのシランカップリング材Dynasylan（ダイナシラン）はコーティング分野で広く使用されていま

す。

ここでは金属防食用途に焦点を当て、近年開発に力を入れてきた完全水系Dynasylanについて以下

紹介いたします。

Page | 2

Dynasylan

®

はコーティング分野において、

防食を含め様々なシーンで活躍

シラン変性樹脂

顔料分散

バインダー

添加剤

架橋材的働き

下地との密着

GLYMO. GLYEO, MEMO, VTMOなど

GLYMO. GLYEO, MEMO, VTMOなど

GLYMO､DAMO, 4144など

AMEO, GLYMO､DAMO など

反応性溶剤

Dynasylan 40, GLYMOなど ＡＲ, ＸＡＲなど

ダイナシランは、防食を含めコーティング分野の様々なシーンで活躍しています。

ダイナシランをモノマーとして、他モノマーと共重合したポリマー（シリル化ポリマー、シリコーン変性ポ

リマーと呼ばれる)を塗料樹脂として用いると、耐久性や下地との密着性に優れた塗料になります。

ダイナシランで顔料を表面処理することにより、また顔料と共に塗料化する際にダイナシランを添加す

ることにより、塗料中での顔料分散効果を発揮します。ダイナシランは、主に無機下地材料（金属、セ

ラミック等）と塗料の耐水密着性向上のために添加剤として広く用いられております。

ダイナシランは防錆コーティングでも活躍しています。Dynasylan 40やDynasylan GLYMOなどを、反応

性溶剤として使用した場合、特に防錆顔料の固定化・耐久性向上に効果を発揮します。Dynasylan

ARなどは溶剤系無機ジンクリッチペイントのバインダーとして使用され、すぐれた防錆性能を発揮しま

す。塩分や水に対する保護膜として優れた抵抗力を付与し、上塗りコーティング剤との接着力が高ま

ります。

一方現在の溶剤ベースのシランシステムでは多量の有機溶媒を含むためにもはやほとんどの揮発

性有機化合物（VOC）規制要件に適合しません。そのため主に橋、船、ドック、石油掘削機など耐久

性のある防食処理が必要で他のコーティング剤が使用できない所に使用されています。

完全水系Dynasylanシリーズ：

VOC (揮発性有機化合物)フリー

Page | 3 Water - Borne Silanes Dynasylan® HYDROSIL 2627 2926 Dynasylan® 低VOC オリゴ マー シラン 完全水系 シランオ リゴマー Standard Silanes Dynasylan® VTMO AMEO Sophistication/洗練 Low VOC Oligomeric Silanes 9896 1146 Special Silanes Dynasylan® 1189 4148 1124 スタン ダード シラン スペシャル シラン CH2=CH-Si(OMe)3 H2N(CH2)3-Si(OEt)3 PEG~~Si(OMe)3 HN[(CH2)3-Si(OMe)3]2 n-BuNH(CH2)3-Si(OMe)3 GLYMO SIVO®_SOL Technology Water - Borne Sol - Gel Technology 完全水系 ゾル–ゲ ル テクノロジー ３次元構造

VOC フリー

ＶＯＣ（アルコール）発生

低ＶＯＣ

有機官能性シラン化合物と無機物表面とのカップリングに際し鍵となる反応は、アルコキシシラン（Si-OR）からシラノール (Si-OH)が生成される加水分解反応です。シラノール(Si-OH)は極めて反応性が

高く、様々な種類の無機表面に作用します。一方、この加水分解反応時に必ずＶＯＣであるアルコー

ル（メタノールやエタノール）が副生致します。

スイスや北欧といった環境意識の高い国々のＶＯＣ規制に対応するため、我々エボニック社はシラン

モノマーを縮重合し構造が明らかな低ＶＯＣシランオリゴマー製品化に十年以上前に成功致しており

ます。

その後も年々厳しさを増し続けるＶＯＣ規制ですが、我々エボニック社はＶＯＣフリーを達成するだけで

なく異なる複数のシランモノマーから調整することで多機能化しより高い付加価値を持ったHYDROSIL

シリーズ（水溶液：

完全水系シランオリゴマー）を製品化しております。シラノール(Si-OH)の高い反

応性を巧みに制御し構造が明らかで1年以上の製品寿命を達成できたのは、世界最大のシラン製造

会社である弊社の数十年の経験から得た知識あってのものです。

完全水系Dynasylanの進化はHYDROSILシリーズの成功にとどまらず、三次元構造を持たせることに

より水系ゾルゲルコーティングが可能になりました。単なる添加剤としてだけではなく有機無機ハイブ

リッド型バインダとしての用途も可能となりました

。

完全水系Dynasylanの選択指標

Page | 4 コ ー ト 膜 厚 硬化温度, ℃ VOC フリー

完全水系Dynasylanシリーズから最適な製品を選択する際には、目的コート膜厚と硬化温度が重要な

指標となります。

一般的にシランカップリング剤の性能を最大限引き出すには硬化温度200 ℃前後が理想的です。

高温での硬化が可能な場合、目的とする膜厚が数十ナノメーター程度の薄膜向けにはHYDROSILシ

リーズを、ミクロン以上のより厚膜が必要な場合はSIVO110を推奨致しております。

船舶や橋といった構造物など加熱硬化処理が困難な現場塗装への適応は長年の課題でありました

が、完全水系Dynasylanがその壁を打ち破りました。非常に高い反応性を有するため溶媒の水が揮発

することで、無機材表面とシラノール（Si-OH）が反応し化学結合を形成致します。

目的とする膜厚がサブミクロン以下の場合はSIVO160を、数十～数百ミクロンオーダーの厚膜向けに

はSIVO140を推奨致しております。これらの製品は20 ℃程度でも十分な密着性が得られますが、

80 ℃程度まで加温するとさらに密着性が向上します。もちろん硬化温度200 ℃にも対応します。

Dynasylan

®

_{HYDROSIL 2909}

の紹介

Page | 5 【写真：左】 アリザリングリーン着色ラテック ス塗料を塗布したアルミニウム 基材。水浴に24 時間浸漬後ク ロスカット試験 【写真：右】 アリザリングリーン着色ラテック ス塗料を塗布したアルミニウム 基材。QUV 試験機で乾湿サイ クル（Dry100 分、Wet18 分）に 500 時間曝露後 1wt%HYDROSIL 2909プライマー有 Hydrosil 2909プライマー無 1wt%HYDROSIL l 2909プライマー有 Hydrosil 2909プライマー無

図は着色ラテックス塗料を塗付したアルミニウム材を耐久暴露試験後にクロスカット（ISO 2409）した

結果です。

HYDROSIL2909プライマーの有無で明らかな差が見て取れます。

プライマーはHYDROSIL 2909 をメトキシプロパノールで希釈し有効成分が約１％になるように調整し

ました。アルミニウム基板上にプライマーをwet膜厚10ミクロンでワンコートし、室温にて10分間静置後

15℃で30分間乾燥しました。アリザリングリーン着色ラテックス塗料はwet膜厚100ミクロンでワンコー

トし、室温にて10分間静置後150℃で30分間乾燥しました。

Dynasylan

®

_{SIVO 110}

の紹介

Page | 6 上図 アルミニウム基板上での Dynasylan SIVO 110ゾル ゲルコーティング （SEM像 、垂直切断；下： Al 基質、上： 熱架橋層）。 SIVO 110 下図 ポリエステルコイルコーティング した亜鉛めっき鋼の食塩水噴 霧試験結果（500時間） 左： 溶剤系標準下塗 （乾層 5 μm） 右： SIVO110下塗 （乾層 <1 μm） 温度架橋ゾルゲルコーティングシステム用の完全水系 Dynasylan ® SIVO 110の紹介です。 Dynasylan ® SIVO 110はナノサイズのシリカ粒子をシランカップリング剤処理した、不透明～乳白/無色～淡黄色の 低粘性 (7 mPa·s/cSt@20 ℃) 弱酸性水溶液で、水および水に可溶な有機溶剤(エタノール、イソプロピルアルコー ル、ブチルグリコール、メトキシプロパノール等)で希釈することができます。 反応性のシラノール（Si-OH）を高濃度で含む為、適切な基板/基質表面と化学結合し、2次元及び3次元シロキサン ネットワークを形成することにより高度の架橋を作り上げます。硬化中に官能性SiO2ゾル粒子は密に充填した構造 を取り、共有結合によってシロキサンネットワークに取り込まれます。この現象は、Dynasylan ® SIVO 110によって並 外れた硬度（配合により最大鉛筆硬度５Ｈ迄）と引っ掻き傷抵抗性が得られ理由を説明しています。上図はアルミニ ウム基板上に形成したDynasylan ® SIVO 110ゾルゲルコーティング膜のSEM像です。写真下部はアルミニウムの表 面で、その上が撮影のために垂直切断されたSIVO 110熱架橋層です。非常に薄い膜(<2ミクロン)を形成できるた め、柔軟性が得られます（DIN EN ISO 1519によるマンドレル曲げ試験： 2 mm）。シラノール以外にエポキシ基に由 来する有機官能基を含んでいるため、上塗り（例えば、エポキシ塗料）への高い密着性が得られます。 適切な基質は、鋼、ステンレス鋼、亜鉛メッキ鋼、アルミニウム、ガラスなどです。 下図はポリエステルコイルコーティングした亜鉛メッキ鋼の食塩水噴霧試験（500時間）の結果です。一般的な有機 溶剤系プライマーの１/５以下の乾燥膜厚にも拘らずDynasylan ® SIVO 110がよりすぐれた耐食性プライマーとして機 能しています。 耐腐食性下塗用途以外にも、220℃までの温度耐性を示す透明ゾルゲル上塗りにも有効です。 Dynasylan ® SIVO 110を含む配合剤は、スプレー・含浸・またはドクターブレードで塗布することができます。平滑表 面に塗布する場合、約5 g/m 2 の塗布量で推奨乾燥膜厚0.2～2ミクロンが得られます（約４ミクロンの湿層が約1ミクロ ンの乾層に相当）。スプレー塗付には水で希釈物を使用します（処方例： Dynasylan ® SIVO 110（20重量部）、 Tego ® Wet280 (0.06重量部)、水（79.94重量部））

Dynasylan

®

_{SIVO 160}

の紹介

Page | 7 SIVO 160 未処理

溶融亜鉛メッキ鋼

NSS

侵食促進試験

200

時間

SIVO 160 水溶液 三価クロム 溶液 SIVO 160/ 三価クロム水溶液 腐食 腐食小 腐食無

アルミニウム

5005 NSS

侵食促進試験

1000

時間

未処理 SIVO 160 水溶液 SIVO 160/ 三価クロム水溶液 無機材料表面処理防錆プライマーを目的として開発された完全水系 Dynasylan ® SIVO 160の紹介です。 SIVO 160は無色～淡黄色の低粘性 (9 mPa·s/cSt@20 ℃) 弱酸性水溶液で重金属及びフッ素を含みません。原液 のままでもゾルゲルコート可能ですが膜厚が1ミクロン程度になり割れを起こしやすいため、イオン交換水やアルコ ールで８～１０倍に希釈して使用することが一般的です。SIVO160は酸性条件下のみ安定で、塩基性条件下では 徐々に縮重合が進行し沈殿物を形成することがありますので、各種添加物と処方される際にはご注意下さい。以下 の基材に適合性がございます、ステンレス鋼・溶融亜鉛メッキ鋼・亜鉛メッキ鋼・銅・アルミニウム・ガラス・セラミック・ プラスチックフィルム（コロナ処理等の表面活性処理が必要）・シリカ蒸着表面・金属蒸着表面などに対して有効的に 働きます。 得られる薄膜は高度にＳｉＯ２架橋しているため、水や塩化物イオンを物理的にブロックします。 図中右上段は、溶融亜鉛メッキ鋼に対する防食性能の比較です。 乾燥膜厚は100～200 nm、NSS浸食促進試験 200時間後。 未処理の場合、全面白錆化に加えかなりの赤錆も発生しています。SIVO160希釈水溶液（SIVO160: 12.5wt% + water: 87.5wt%）は三価クロム防錆溶液と同様の防錆性能を示しましたが、ほぼ白錆化し赤錆も確認されます。これ に対しSIVO160希釈水溶液にわずか600ppm三価クロム添加で劇的に防錆性能が向上致しました。六価クロムの代 替としては三価クロムと二価コバルトの混合液が用いられていますが、SIVO160は二価コバルトを用いなくとも有効 な防食性能を発揮します。 図中右下段は、アルミニウム5005（Al-Mg系合金）に対する防食性能の比較です。もともと耐食性能の高い金属です が未処理の場合、NSS浸食促進試験1000時間後では腐食により完全に変色しています。これに対し、SIVO160希釈 水溶液にわずか600ppm三価クロム添加の系では腐食が見られません。またSIVO160希釈水溶液だけでも劇的に 腐食が低減されています。 SIVO160は重金属を含まず、水洗不要の次世代化成処理液です。

Dynasylan

®

_{SIVO 140}

の紹介

Page | 8 SIVO 140 溶剤 系無機 １液 １固 指触乾燥時間＠相対湿度80% (W140-2) ウェット90 µm ウェット250 µm 0分 5分 10分 15分 20分 25分 【写真】 ジンクリッチ塗装（乾燥膜厚 約35μm）した冷間圧延鋼 板の食塩水噴霧試験結果 （664時間） 溶 剤 系無機 ２ 液 １固 ＳＩＶ Ｏ140完全水系 １ 液 １固Ｗ１40-2 Dynasylan ® SIVO 140は水系亜鉛末塗料のために新規開発された完全水系有機-無機ハイブリッドバインダで不透 明～乳白/無色～淡黄色の低粘性 (約1～10 mPa·s/cSt@20 ℃) 弱酸性水溶液です。完全に加水分解され、大気中 への有機溶剤放出がほぼゼロの環境にやさしい製品です。 ジンクリッチ塗料は、バインダと亜鉛粉末から処方されますが亜鉛粉末の濃度が非常に高い為、乾燥すると亜鉛粒 子同士が連結し導電性のある塗膜を形成します。ジンクリッチ塗料は主に船体、自動車ボディーの一部、工場の鋼 製品の保護や橋梁等構造物の重防食下塗りとして使用されます。ジンクリッチ塗料向バインダには幾つか種類があ り、ポリエステルやエポキシ樹脂等の有機バインダの他、耐熱性・耐ＵＶ性に優れたケイ酸エステル系無機バインダ が存在します。また従来の溶剤系だけでなく、水系ジンクリッチ塗料が市場に登場し始めていますが（例えば 東京 スカイツリーの重防食下塗り）既存製品は有機バインダの為、残念ながらその耐熱性は無機バインダに比べて高く ありません。 Dynasylan ® SIVO 140の固形成分含有量は約22.5ｗｔ％で、二液型としてフィラーや顔料（例えば亜鉛粉末、酸化亜 鉛、酸化鉄、シリカ、雲母等）と処方可能です。 最も単純な処方例（W140-2)： (I) Dynasylan ® SIVO 140 (14.8重量部)、脱イオン水（5.4重量部）等、(II) 亜鉛粉末 （79.8重量部）で得られた結果が図中にあります。指触乾燥時間は膜厚が薄いほど、温度が高いほど、相対湿度が 低いほど早くなりますが、処方液は非常に早く乾燥します。相対湿度50%、20 ℃においてウェット層厚90ミクロンの場 合、塗膜表面がタックフリーになるまでに要する時間は5～6分です。より高湿な相対湿度80％条件においても乾燥 速度の低下は軽微でウェット層厚90ミクロンの場合10 ℃においても8分以内にタックフリーとなりました。Dynasylan ® SIVO 140ベースの処方は大気湿度が高くても塗料の乾燥・硬化の妨げにはならず、5～40 ℃で使用できます。 処 方塗料の可使時間は、フィラーの種類や濃度にもよりますが、通常は7時間以上です。塗装はスプレー、ブラシ、ロ

きます。処方の膜厚は薄くすることも,厚くすること（乾燥膜厚約60ミクロン）もできますがより厚くするためには2度塗 りを推奨します。Dynasylan ® SIVO 140 を含む処方を鉄または鋼に塗布する際は、予め表面を洗浄する必要があり ますので、製造ラインではアルカリ洗浄をし、屋外ではブラスト処理をして鉄・鋼表面を洗浄してください。 図中下部にジンクリッチ塗装（乾燥膜厚約35ミクロン）した冷間圧延鋼板を664時間食塩噴霧試験した結果を示して あります。 完全水系Dynasylan ® SIVO 140亜鉛末処方W140-2（写真右）は、標準的な溶剤系ケイ酸亜鉛塗料2種類（写真左と 中央）に勝るとも劣らない防食性能です。