JP2000303004A - 防汚型塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 煤煙、タール、油脂ミスト等の有機物からな
る汚染物質は、塗膜表面上に強固に付着するため、除去
が困難であり、その解決が求められていた。本発明は、
塗料組成に工夫を凝らすことにより、汚染物質が付着し
難いか、あるいは付着後も容易に除去されうる塗膜を形
成する塗料の提供を目的とする。 【解決手段】 下記の３種が必須の成分として含まれる
ことを成分の特徴とし、また、成分(１)は先ず成分
（２）と混合されることを作製の特徴とする塗料組成物 （１）アナターゼ型酸化チタン顔料 （２）（オルガノ）シロキサン樹脂 （３）有機塗料用樹脂

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物外壁や車両
外装等外部環境に曝される部位に使用される塗料組成物
に関し、更に詳しくは、外部環境に曝される過程で顕著
に現れる、煤煙、タール、油脂ミスト等の有機物を主成
分とする汚染物質の付着による塗膜表面の汚染を著しく
低減させた、新規な塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】外部環境下における有機塗料の塗膜表面
の汚染は、雨水中の煤煙成分や、大気中を浮遊する煤
煙、タールミストあるいは、油脂ミスト等の親油性有機
物質の付着により進行する。塗料塗膜は、本質的に親油
性の有機物質であるため、これらの汚染を誘因する親油
性有機物質との親和性が高く、相互に強固に接着するた
め、一旦汚染されると、その除去は容易ではなく、現在
広く行なわれている除去方法は、研摩剤の使用により、
汚染部分を薄く研り取る原始的なものである。

【０００３】この汚染の傾向は、フッ素樹脂塗料、アク
リル樹脂塗料等、耐候性に優れる、とされる塗料により
顕著に現れ、結果として、汚染された状態が長期間保た
れることになるため早急な解決が待たれていた。

【０００４】樹脂の架橋反応により、より固い塗膜を形
成させ、汚染物質の付着を防ごうとする手法は、以前か
ら試みられていたが明確な効果は認められない。それに
対し近年、親水性成分を塗料に添加し、塗膜表面を親水
性にすることで、親油性の汚染物質を付着し難くする手
法が新たに考えられてきた。親水性成分としては、イオ
ン性、非イオン性等種々を例示できうるが、良好な耐候
性を持たねばならぬという必須条件があるため、シリコ
ンやシロキサン系の樹脂に限って採用されているのが現
状であり、たとえば特開平８−１２９２１や、特開平８
−４１４１６等に、その例が詳細に述べられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この手法はとくに、雨
水中に含まれる煤煙成分による汚れ、云ゆる「雨筋」を
防止するには、有効であるため普及しつつあり、効果の
永続性も認められつつある。しかしながら、乾燥した塗
面に、タールミストや、油脂ミストが付着して汚れる場
合のように、そのプロセスに水分が介在しない場合、全
く、効果が見られないことや、また塗面が親水性を示
し、防汚効果を持つまで、塗装後数ヶ月を要し、その間
の降雨による「雨筋」は初期汚染として避けられないこ
と等は、いづれも未解決の問題として残っており、更
に、塗面が親水化することによりカビや藻類が繁茂しや
すくなることも十分危惧される。

【０００６】本発明は、塗料組成に工夫を凝らすことに
より、汚染物質が付着し難いか、あるいは付着後も容易
に除去されうる塗膜を形成する塗料の提供を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の諸問題点に鑑み、
本発明者は親水性を付与するために添加される（オルガ
ノ）シロキサン樹脂に、光触媒活性を有する酸化チタ
ン、とりわけアナターゼ型酸化チタン微粒子を顔料とし
て分散させることで、上記の問題が解決することを見出
し、本発明に至ったものであり、その具体的構成は以下
の通りである。

【０００８】本発明の請求項１記載の塗料組成物は、下
記（３）を主たるビヒクルとし、かつ、下記（１）、
（２）、（３）を必須の成分として含むことを特徴とす
るものである。

【０００９】（１）アナターゼ型酸化チタン顔料 （２）（オルガノ）シロキサン樹脂 （３）有機塗料用樹脂 また、本発明の請求項２記載の塗料組成物は、請求項１
の記載の構成に加え、成分（１）、（２）、（３）の混
合工程において、（１）および（２）の場合を（３）と
の混合に先んじて行い、かつ（１）の（２）に対する重
量比率が２０〜３００％の範囲であることを特徴とする
ものである。

【００１０】さらに、本発明の請求項３記載の塗料組成
物は、請求項１または２記載の構成に加え、成分（３）
の有機塗料用樹脂が、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリアミド樹脂からなる群の中から選ばれ
た１種あるいは２種以上の混合物であることを特徴とす
るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１２】（オルガノ）シロキサン樹脂は、一般にア
クリル樹脂や、ポリエステル樹脂等に代表される塗料用
樹脂との相溶性は、高くはなく、場合によっては、混合
後に相分離を生じることもある。このような（オルガ
ノ）シロキサン樹脂と、塗料用樹脂との混合物を被塗物
に塗装するか、あるいは単に（オルガノ）シロキサン樹
脂を汎用塗料に添加したものを被塗物に塗装すると、そ
の（オルガノ）シロキサン樹脂が表面に浮かび上がり、
従って、塗膜表面の性状も（オルガノ）シロキサン樹脂
のそれに近似することが知られており、表面の親水性を
高める方法も、この性質を利用したものである。すなわ
ち親水性を示す（オルガノ）シロキサン樹脂を汎用塗料
あるいは、塗料用樹脂に添加しそれを被塗物に塗布する
と、本来撥水性であるべき塗膜表面が親水性を帯びるこ
とになる。

【００１３】（オルガノ）シロキサン樹脂は、シロキサ
ン結合−Ｓｉ−Ｏ−を繰返し単位とする基本骨格を有
し、かつ、側鎖に各種の（シクロ）アルキル基、（シク
ロ）アルケニル基、アミノ基、シラノール基、アルコキ
シシリル基等の官能基または／および水素、ハロゲン元
素等の原子が結合する一般的な化学構造を呈しており、
すべてを包含してシリコン樹脂と称するが、とくにシラ
ノール基あるいはアルコキシシリル基が多く含まれる場
合は、親水性を帯び、またシロキサン結合を形成しなが
ら縮合してゆくため（オルガノ）シロキサン樹脂と称せ
られる。親水性は主にシラノール基に由来するものであ
るが、シラノール基は不安定であり、通常アルコキシシ
リル基の形で塗料用樹脂として供され、塗装、造膜後
に、表面のアルコキシシリル基が環境中の水分と加水分
解反応を起こして、シラノール基に変化することにより
塗膜表面の親水性が発現する。この反応は、除々に進行
するため完了するまでに一般的には数ヶ月を要し、その
間、塗膜表面は親油性のままなので、煤煙中のカーボン
やタール、油脂等親油性の有機物の汚れが付着しやす
く、これが云ゆる「初期汚染」の原因となる。

【００１４】このような用途に供される（オルガノ）シ
ロキサン樹脂の市販品の例としては、「ＫＦ９９」、
「ＫＣ−８９」（信越化学工業（株）製品）「ＳＨ２０
０Ｃ」、「ＳＥ１９８０」（東レダウコーニングシリコ
ーン（株）製品）、「ＭＫＣシリケートＭＳ５１」、
「ＭＫＣシリケートＭＳ５７」（三菱化学（株）製品）
等を挙げることができる。

【００１５】酸化チタンの光半導体としての性質は古く
から知られておりとりわけその光反応における触媒活性
に着目した研究は盛んに行われてきた。最も代表的なテ
ーマは、光触媒反応による水の分解すなわち光エネルギ
ーを吸収し、励起状態にある酸化チタン表面で水の電解
反応を生ぜしめ、水素と酸素を得ることである。また水
のみならず、あらゆる物質の電解反応による分解も広く
確認されており、この性質を利用した大気汚染物質や、
水質汚染物質の除去技術も既に実用化されている。塗料
へ添加し、塗膜表面に汚染物質を分解、除去する機能を
付与する試みもなされてはいるが、有機物質である塗料
樹脂そのものが酸化チタンの光触媒反応により、また分
解されてしまう、という作用を克服できないため、利用
範囲は限定されている。

【００１６】ただ、シロキサン結合は、比較的この酸化
チタンの光触媒反応の影響を受けにくいという特性があ
り、本発明は、この特性も利用したものである。

【００１７】すなわち、酸化チタンを混合した（オルガ
ノ）シロキサン樹脂が光に曝されると、光触媒反応によ
り、アルコキシシリル基は、容易に分解されて、シラノ
ール基に変わり、また本来親水性の発現には関与しない
アルキル基やフェニル基も場合によっては、分解されて
シラノール基に変わるため塗膜表面は親油性から、急速
に親水性に移行し、云ゆる「初期汚染」の現象を防止す
ることができる。また、シロキサン骨格は保たれるので
樹脂自体の分解はない。本発明に使用される酸化チタン
は、光触媒活性が高いことが必要であり、従ってアナタ
ーゼ型酸化チタン粒子に限定され、また十分な、反応の
ための表面積を得るために、平均一次粒子径は１０μｍ
以下が好ましい。

【００１８】アナターゼ型酸化チタンと（オルガノ）シ
ロキサン樹脂の速やか、かつ効果的な相互作用を促すた
め、その混合比率は、前者が後者の２０〜３００重量％
の範囲にあることが必要である。前者の比率が２０重量
％を下回ると十分な光触媒反応が得られないが、逆に３
００重量％を上回ると親水性を発現すべき十分なシラノ
ール基が得られない。

【００１９】両者の混合は、攪拌機によっても可能では
あるが、アナターゼ型酸化チタンは、粒子径が小さくな
る程分散が困難になるので、ボールミルやサンドミル等
の分散機を用いることがより好ましい。

【００２０】また、この混合によりアナターゼ型酸化チ
タンの表面に、（オルガノ）シロキサン樹脂が強固に吸
着する、云ゆるラングミア吸着の状態となるため、次工
程において異質な樹脂に更に混合されても、このアナタ
ーゼ型酸化チタンの表面には、大きな変化は生じない。

【００２１】このような用途に供されるアナターゼ型酸
化チタンの市販品の例としては、「ＳＳＰ−２５」、
「ＳＳＰ−２０」、「ＳＳＰ−Ｍ」（堺化学工業（株）
製品）、「ＳＴ−０１」、「ＳＴ−２１」、「ＳＴ−３
１」（石原産業（株）製品）等を挙げることができる。

【００２２】上記の要領で得られたアナターゼ型酸化チ
タンと（オルガノ）シロキサン樹脂の混合物は、続い
て、塗料あるいは有機塗料用樹脂に混合されることで、
本発明による塗料組成物となる。着色されたエナメル塗
料を得る場合は既存のエナメル塗料に添加し、攪拌する
ことが簡便であるが、とくに、クリヤー塗料を得る場合
は、有機塗料用樹脂にそのまま混合すれば良い。

【００２３】本発明を構成するビヒクルとしての有機塗
料用樹脂は、また、記述の（オルガノ）シロキサン樹脂
と、限定された相溶性を示すことで、塗布後に、その
（オルガノ）シロキサン樹脂が表面に浮かび上がる傾向
を持つことが必要であり、それに適するビヒクルとして
の有機塗料用樹脂は、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリアミド樹脂を挙げることができる。こ
れらは、各々単独であるいは、相溶性の許す範囲で２種
以上を混合して、使用に供しても良い。また、これらの
樹脂は側鎖に官能基を有しない熱可塑性のものでも、側
鎖に官能基を有する熱硬化性のものでも良いが、後者
は、トリメトキシシリル基、あるいはイソシアネート基
を有するもの以外は、架橋反応を生ぜしめる硬化剤成分
が必要である。硬化剤成分としては、（ブロック）イソ
シアネート、アミノ樹脂、アミノプラスト、各種のシラ
ンカップリング剤、多塩基酸、酸無水物、多酸塩基等が
代表的なものとして挙げられる。

【００２４】また、既述の、アナターゼ型酸化チタンと
（オルガノ）シロキサン樹脂の混合物と、有機塗料用樹
脂との混合比率は、特に限定はされないが、前者が後者
の５〜６０重量％の範囲にあることが本発明の効果を損
わず、また所定の、塗料としての諸適性を保つ上で好ま
しい。

【００２５】本発明の構成要素ではないが、この他に、
塗料適性や塗膜適性を付与あるいは向上させるため、ま
た、着色するために、公知慣用の、溶剤、顔料、各種塗
料用添加剤を、本発明の塗料組成物中に含有させること
ができる。

【００２６】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は、下記の実施例に制限されるものでは
ない。

【００２７】アナターゼ型酸化チタン「ＳＴ−０１」２
０ｇをオルガノシロキサン樹脂「ＫＣ−８９」６０ｇと
混合し、更に実験室用の小さな分散機であるペイントシ
ェーカーで１０分間よく攪拌し、均一な混合物を得た。
これにフッ素樹脂「フルオネートＫ７０４」（大日本イ
ンキ化学工業（株）製品）１２０ｇと溶剤としてトルエ
ン２０ｇ、キシレン２０ｇ更に消泡剤として「ＫＰ３３
１」（信越化学工業（株）製品）、硬化促進触媒として
ジブチル錫ジラウレート０．００１ｇを加えてよく攪拌
し、本発明の塗料組成物２４０．００１ｇを得た。この
塗料に硬化剤としてポリイソシアネート「バーノックＤ
Ｎ９８０Ｓ」（大日本インキ化学工業（株）製品）１５
ｇを加えて、スプレー塗装機やその他の塗装機を用い
て、任意の膜厚に塗布し乾燥させると、所望の塗膜性能
を有する被塗物が容易に得られた。

【００２８】

【発明の効果】本発明の塗料組成物を被塗物に塗布し、
日光に曝すことにより、塗膜表面は速かに親水性を帯び
るため「初期汚染」の現象が解決し、また、アナターゼ
型酸化チタンによる有機物を分解しうる光触媒特性によ
り、乾燥面に付着した油性汚染や、苔や藻等の生物によ
る汚染も解消される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村脇 俊博 東京都港区南青山一丁目１番１号 日本ビ ソー株式会社内 (72)発明者 北村 透 大阪府泉大津市条南町４番14号 東邦建業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4J038 CD021 CD091 CG141 DA161 DD001 DG001 DH001 DL032 HA216 NA05 PB05 PC02 PC04 PC08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記（３）を主たるビヒクルとし、か
   つ、下記（１）、（２）、（３）を必須の成分として含
   むことを特徴とする塗料組成物。 （１）アナターゼ型酸化チタン顔料 （２）（オルガノ）シロキサン樹脂 （３）有機塗料用樹脂
2. 【請求項２】 成分（１）、（２）、（３）の混合工程
   において、（１）および（２）の場合を（３）との混合
   に先んじて行い、かつ（１）の（２）に対する重量比率
   が２０〜３００％の範囲であることを特徴とする請求項
   １記載の塗料組成物。
3. 【請求項３】 成分（３）の有機塗料用樹脂が、フッ素
   樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン
   樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド樹脂
   からなる群の中から選ばれた１種あるいは２種以上の混
   合物であることを特徴とする請求項１記載の塗料組成
   物。