CN106062108B - 乳液型涂料 - Google Patents

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Abstract

正在充分进行在建筑物表面涂布隔热涂料。另外，建筑物表面被污染时，光的反射率下降，容易吸收热，隔热效果下降。因此，提供一种实现防止污染、隔热的目的，树脂的分解也可大幅减少，且涂布也容易的涂料。本发明涉及这样一种涂料，其由在表面通过热熔合而固着有光催化剂微粒的有机系中空球状物A、将光催化剂以外的微粒用同样的方法固着于表面的有机系中空球状物B、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成，其中，该有机系中空球状物B的比重大于该有机系中空球状物A的比重。

Description

乳液型涂料
技术领域
本发明涉及一种乳液型涂料。
背景技术
最近，由于建筑物的空调费和空调导致的二氧化碳的减少，对建筑物实施隔热处理变多。由于从费用等方面考虑难以将墙壁或屋顶翻新，因此，在表面涂布隔热涂料(也包含选择性反射红外线这样的涂料)正在充分地进行。
作为这种隔热涂料，大多混合有传热系数小的玻璃或硅橡胶等中空体。中空体的内部近似于空气或真空。另外，由于中空体本身非常小(10～600μm)，因此几乎不开裂。
另外，建筑物的屋顶和壁面理自然是暴露于外界气体，大多被灰尘和煤烟等污染。表面被污染时，光的反射率下降，容易吸收热，隔热效果下降。
因此，作为能够防止污染或将污染物质分解而使之被雨水冲走的物质，已知有在涂料中混合光催化剂。通过光催化剂的催化作用，将附着于表面的有机物等分解，容易发散到空气中或变得容易冲洗。
进而，在专利文献1中也公开了组合中空体和光催化剂而成的物质。其是在中空体的表面固着有光催化剂的微粒。
专利文献1：日本特开平11-009965
但是，对于该专利文献1的物质来说，由于光催化剂将有机物氧化分解，则在用于有机涂料时需要处置这一点，但却完全没有这样的记载。另外，也没有考虑将光催化剂用通常的粘接剂固着(固定地附着)于中空体中，该粘接剂被氧化分解，怀疑是否能实用化。
发明内容
发明要解决的课题
因此，本发明的目的在于，提供一种实现防止污染、隔热的目的，树脂的分解也大大减少，且可以简单地施工的涂料。
解决课题的手段
鉴于这种现状，本发明人深入研究的结果，完成了本发明的乳液型涂料，其特征在于以下方面：由在表面通过热熔合而固着(即，固定地附着)有光催化剂微粒的有机系中空球状物A、将光催化剂以外的微粒用同样的方法固着(即，固定地附着)于表面的有机系中空球状物B、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成，该有机系中空球状物B的比重大于该有机系中空球状物A的比重。
本发明为乳液型的涂料，将树脂成分用水制成乳液。乳液中的不溶于液体(在此为水)的其它液体(在此为树脂)以微粒的状态均匀分散并浮游，而称之为乳液。树脂成分可以为任何物质，例如为丙烯酸类、乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯、含氟树脂、聚氨酯等。
本发明的第1特征是在该树脂乳液中混合有中空球状物和胶体二氧化硅，以下分别对其进行说明。
本发明中所说的球状物(中空球状物)为有机系(树脂系)物质，内部基本上为真空(或接近真空)。但是，由于球状物很小，几乎不会破裂。作为材质，只要是热塑性树脂即可，但优选为丙烯腈等丙烯酸类物质。
在本发明中，不需要特别的物质，也可以为市售的物质。
这样的球状物通常在使热塑性树脂分散于粒状的状态下进行加热并使其膨胀而制造。作为该球状物的尺寸，优选为10～100μm，更优选为30～60μm。该球状物的厚度为数μm～10μm，通过光催化剂的氧化作用，不会简单地出现孔。
光催化剂是指通过接受可见光或紫外线的照射而发挥作为氧化催化剂的功能的物质。众所周知的有氧化钛的锐钛矿型晶体，但也可以为其它物质。该催化剂微粒的尺寸为2nm～500nm左右，更优选为20nm～300nm左右。
光催化剂以外的微粒形成为尺寸为2nm～500nm左右即可。例如为石粉、碳酸钙粉末、二氧化硅粉末等等。为耐热、反应性低的物质。其中，从价格和操作上考虑，优选为碳酸钙。
将上述微粒固着(固定地附着)于上述球状物的方法不使用粘接方法，而使用熔合法。由发明人的实验得知：与粘接法相比，采用熔合法更能简单而坚固地附着。由于为熔合，因此，当将树脂球状物进行熔融(并非完全熔融而是在表面显示粘着性的状态)时，当微粒处于表面时随着冷却而被固着(即，以固定的状态附着)。当然，也可以不使之膨胀，而是通过再次加热来使之固着。
球状物A和球状物B的固着于表面的微粒不同。球状物A为光催化剂，球状物B为光催化剂以外的粒子。且球状物B比球状物A的比重大。所固着的微粒本身的比重是否比光催化剂大不是问题，作为固着的球状物的比重才是问题。
因此，即使为轻的微粒，如果大量固着，重量也会增加。
胶体二氧化硅是指氧化硅或其水合物的胶体，粒径为10～300nm左右。示出制造方法的1例时，可举出使稀盐酸与硅酸盐作用后进行透析的方法。
本发明的各成分的混合比例没有特别限定，相对于树脂成分100重量份，
中空球状物A(带光催化剂)为：5～20重量份
中空球状物B(带其它粒子)为：10～30重量份
胶体二氧化硅(按固体成分换算)为：1～60重量份
(更优选为30～60重量份)
水；50～200重量份
作为本发明，上述为必须成分，但只要不脱离本发明的主旨，则可以加入其它成分。例如，作为涂料，理所当然可使用为乳化剂、分散剂、着色用颜料等。进而，可混合其它的通常混合于涂料中的物质。
进而，可以混合金属粉末。例如为铬、铝、铁、铜、银等。它们的作用是，通过加入导电剂而防止带电，防止因静电而吸附污染。该金属粉末的混合量相对于涂料成分100重量份为5～15重量份左右。
另外，可以加入金属离子。例如为银离子、铜离子等。混合离子的方法为混合溶解于树脂或水中的成分。例如为氯化银、硫化铜等。混合量相对于涂料成分100重量份为1～10重量份(按离子换算计)左右。
通过混合这样的离子，可以期待灭菌效果。
本发明涂料的用途在建造物的外壁、金属屋顶(瓦棒等)、其它的需要隔热的场所进行涂布。当然，也可以用于建造物的内壁和反应器等。涂布厚度是任意的，但通常为200～600μm左右。另外，在涂布本发明涂料之前也可以涂布其它隔热涂料等。
对本发明涂料的作用进行说明。本发明涂料为乳液。乳液树脂在涂布之后水缓慢地蒸发，残留的树脂成分固化。因此，在涂布之后立刻变成涂布层在表面侧富水、深层部富树脂而分成2层的状态。这种现象不论是涂布面为水平、垂直、还是以哪种角度，基本上都是同样的。
在本发明中含有中空球状物。中空球状物的比重小，会出现在水侧的表面。特别是在本发明中，使用2种球状物A及B，但由于光催化剂侧比重变小，因此会出现在更表面，而分离成2层。
这样，中空球状物A轻而出现在更表面侧(由于比重小而容易伴随水的移动)意味着光催化剂出现在表面，具有使光催化剂与空气接触的效果。
另外，胶体二氧化硅也分散于水中，存在于比树脂更靠水侧。但是，一般而言，由于胶体二氧化硅比球状物的比重大，因此至少位于球状物A的下侧(树脂侧)，形成位于该位置程度的层。当然并没有形成完整的层。
另外，中空球状物B优选比该胶体二氧化硅的比重大而位于胶体二氧化硅的下层。但是，并不限定于此。
结果得知：优选从表面侧依次明确中空球状物A、胶体二氧化硅、中空球状物B、树脂这样的层。因此，光催化剂的氧化分解效果一定程度上被胶体二氧化硅层阻断至树脂层。
发明效果
本发明具有如下的效果。
(1)仅涂布本发明涂料，可以形成树脂层和光催化剂层以及保护树脂层的保护层这3层。
(2)由于光催化剂露出在表面，因此，附着于表面的污染通过光催化剂的氧化分解作用而被分解、挥散，或被雨水等冲洗。因此，可以期待防污效果。
(3)因中空球状物而具有大的隔热效果。
(4)由于使用胶体二氧化硅，因此，光催化剂的分解能被阻断，下层树脂的寿命变长。
(5)由于通过熔合而固着(固定附着)，因此，光催化剂不易从中空球状物中脱离。
(6)由于使用固着(固定附着)有光催化剂以外的微粒的中空球状物，因此可以减少高价的光催化剂的使用量，且由于中空部多，因此隔热效果高。
附图说明
图1是涂布本发明涂料的1例时的剖面图。
具体实施方式
以下，根据实施例更详细地说明本发明。但是并不限定于实施例。
首先，对光催化剂的防污效果进行研究。
作为实施例1，制备以下的涂料。
树脂成分：丙烯酸树脂，100重量份(含有乳化剂2～3％，但省略。下同)
中空球状物A：在丙烯腈的球状物(尺寸为10～50μm)中熔合有光催化剂粒子(氧化钛的锐钛矿型)的物质。10重量份(作为光催化剂成分，为3重量份)
胶体二氧化硅：5重量份
球状物B：在丙烯腈的球状物(尺寸为10～50μm)中熔合有碳酸钙粉末的物质。45重量份
水：100重量份
作为比较例1，准备没有光催化剂和球状物的物质。
树脂成分：丙烯酸树脂，100重量份
胶体二氧化硅：5重量份
水：100重量份
比较例2含有光催化剂但不使用球状物。
树脂成分：丙烯酸树脂，100重量份
光催化剂：3重量份(作为微粒，与树脂混合)
胶体二氧化硅：5重量份
水：100重量份
比较例3使用球状物A但不使用球状物B。
树脂成分：丙烯酸树脂、100重量份
中空球状物A：在丙烯腈的球状物(尺寸为10～50μm)中熔合有光催化剂粒子(氧化钛的锐钛矿型)的物质。10重量份(作为光催化剂成分，为3重量份)
胶体二氧化硅：5重量份
水：100重量份
将以上涂料涂布于铁板上，在户外放置1个月。将其结果与各成分一并记载于表1。由表1可知：由目视可见明显的差异。
另外，在涂布的上面滴落水滴，测定其接触角，结果，如表1所示，具有明显的差异。可知：在实施例中为水溶性，污垢容易脱落。
[表1]
实施例1 比较例1 比较例2 比较例3
树脂量 100 100 100 100
光催化剂量 3 － 3 3
球状物A 10 － － 10
胶体二氧化硅 5 5 5 5
球状物B(碳酸钙) 45 － － －
水 100 100 100 100
与实施例的差异 无光催化剂 掺有光催化剂 无球状物B
目测 几乎无变化 存在污染雨幡 存在污染雨幡 稍有污染
接触角 19° 80° 50° 40°
接着，对本发明的隔热效果进行研究。
与上述实施例1不同地，作为实施例2、实施例3，也研究了使球状物的量变化的例子。
在50×50×50cm的立方体的铁板(厚度约4mm)制的箱的整个内壁表面以0.4kg/m2的厚度涂布上述涂料。装入外部气体保持在80℃和0℃的容器中，分别测定箱的内部温度。其结果示于表2。可知：由于球状物多，隔热效果高。
[表2]
实施例1 实施例2 实施例3 比较例4
树脂量 100 100 100 100
光催化剂量 3 3 3 3
球状物A 10 5 15 -
胶体二氧化硅 5 5 5 5
球状物B(碳酸钙) 45 30 45 -
水 100 100 100 100
内面温度1(80℃) 72℃ 75℃ 70℃ 79℃
内面温度2(0℃) 6℃ 5℃ 6℃ 0.5℃
接着，对涂料本身的耐候性(介质的分解的容易性)进行了研究。
实验了实施例1的涂料、将实施例1的球状物A减少至3重量份的物质(实施例4)、仅掺有光催化剂3重量份的物质(比较例5)这3种。促进耐候性试验2500小时相当于户外暴露大约10年。
将该结果示于表3。在本发明实施例中，几乎没有窒息(choking)，在比较例5中，在短时间内出现窒息现象。
[表3]
暴露时间(h) 实施例1 实施例4 比较例5
250 无异常 无异常 稍微窒息
500 无异常 无异常 稍微窒息
1250 无异常 无异常 窒息
2500 无异常 稍微窒息 窒息
接着，对球状物B的性能进行了研究。
在本发明中，在球状物B中固着(固定地附着)有光催化剂以外的微粉，研究了哪种物质(的微粉)是适合的。
实施例5为碳酸钙微粉，实施例6为滑石粉，实施例7为硫酸钡，实施例8为氢氧化铝。分别具有效果，但如表4所示，碳酸钙的效果最好。
[表4]
实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
材质 丙烯腈 丙烯腈 丙烯腈 丙烯腈
固着粒子 碳酸钙 滑石粉 硫酸钡 氢氧化铝
尺寸 10～50μm 10～50μm 10～50μm 10～50μm
期待的效果 本发明 白色度 白色度 阻燃性
缺点 无 粘土改善 硬饼沉降 凝胶化
图1表示将本发明涂料1涂布于铁板2上时的各成分的状态的1例。该图为涂布之后、固化之前的状态。其以水平面进行涂布，但即使以垂直面涂布，实施上也没有变化。这是因为，水分蒸发而被从表面分散的力吸引，轻的物质、水性的物质在表面被拉伸。
与金属面接近的部分有富树脂层3，其上为水相(意味着水的浓度高)4。实际上没有这样的明确的区别。另外，最终，水分蒸发而几乎没有。
由于球状物A(带光催化剂、图中无阴影)5轻，因此浮在表面，其它球状物B(有阴影)6沉于下方。另外，在其中间附近胶体二氧化硅7以浮游的状态存在。以成为这样的位置的方式调整球状物A和球状物B的比重即可。
如该图所示，在本发明涂料中球状物在体积上占很大比例。因此，具有大的隔热效果。另外，由于固着(固定地附着)有光催化剂的球状物A聚集在表面，因此，与光催化剂的掺入型相比，以相同的光催化剂量发挥大的防污效果。
符号说明
1 涂料
2 铁板
3 富树脂层
4 水相
5 球状物A
6 球状物B
7 胶体二氧化硅

Claims (7)

1.乳液型涂料，由在表面通过热熔合而固着有光催化剂微粒的有机系中空球状物A、将光催化剂以外的微粒用同样的方法固着于表面的有机系中空球状物B、有机系树脂、胶体二氧化硅和水构成，其特征在于，它们的构成方式为：通过使该有机系中空球状物B的比重大于该有机系中空球状物A的比重，使比重小的该有机系中空球状物A移动至表面侧，使固着于该有机系中空球状物A的光催化剂微粒与空气接触。
2.权利要求1所述的乳液型涂料，其中，该有机系中空球状物B和该有机系中空球状物A的总体积占涂料总体积的50％以上。
3.权利要求2所述的乳液型涂料，其中，该有机系中空球状物B和该有机系中空球状物A的总体积占涂料总体积的70％以上。
4.权利要求1～3任一项所述的乳液型涂料，其中，该胶体二氧化硅的总体积占涂料总体积的5％以上。
5.权利要求1～3任一项所述的乳液型涂料，其中，光催化剂为氧化钛，光催化剂以外的微粒为碳酸钙微粒。
6.权利要求1～3任一项所述的乳液型涂料，其还含有金属粉末。
7.权利要求1～3任一项所述的乳液型涂料，其还含有金属离子。
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