JP2001271029A - 低汚染型水性塗料組成物およびその塗装物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、塗膜の対水接触角を大幅に
低減化し、その結果として優れた耐汚染性を発揮し、さ
らに耐水性、造膜性、硬化性、塗膜外観、耐候性、低公
害性に優れた低汚染型水性塗料組成物およびその組成物
を塗装して得られる屋外向け物品を提供することにあ
る。 【解決手段】 （Ａ）式（Ｉ）：Ｒ₁ Ｏ（ＳｉＯ（ＯＲ
₁ ）₂ ）ｎ（ＳｉＯ（ＯＲ₁ ）（ＯＲ₂ ））ｍＲ₁ （式中のＲ₁ は有機基、水素原子、Ｒ₂ はポリアルキル
シロキサンポリオキシアルキレン基、ｎは０〜５０の整
数、ｍは１〜５０の整数を表す）の構造を有する化合物
１〜５０重量部、（Ｂ）水溶性および／または水分散性
樹脂１００重量部からなる低汚染型水性塗料組成物を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低汚染型水性塗料
組成物およびその屋外向け塗装物品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、塗料の高性能化（高耐候性化）や
都市近郊における各種浮遊物質等の増加より、塗装面の
汚れが問題化している。塗膜の汚れ対策として、汚れの
付着のメカニズムや汚染物質の分析が行われ、多数の報
告がなされている。汚染物質の塗膜への付着の防止方法
としては、塗膜の架橋密度をあげる方法や塗膜の帯電を
防止する方法が有効である。降雨等により汚染物質を除
去させるためには、塗膜の表面を親水性（対水接触角を
低くする）にすることが有効であることが知られてい
る。これらの方法により各種溶剤系塗料においては、耐
汚染性を改良した塗料が開発されている。又一方で現在
まで主流となっていた各種溶剤系塗料が、環境や有機溶
剤低減の観点から水性塗料へ転換されている。水性塗料
化において、溶剤系塗料の改良手法を用いると多くの問
題が発生する。

【０００３】たとえばＷＯ９４／０６８７０号には、
（オルガノ）シリケートおよび／またはその縮合物を配
合してなる水性組成物またはその組成物による表面処理
方法が耐汚染性に有効であることが開示されている。し
かしながら硬化剤やシリケートを水性塗料に配合しよう
とすると、それらが難分散性であるという問題や、塗料
中の水と急速な反応を引き起こすために塗料の貯蔵安定
性、ポットライフ、造膜性、硬化性、塗装作業性および
塗膜の耐汚染性、外観、耐候性に問題があった。特開平
１１−３４３４６２号にはシリケートにポリアルキレン
オキサイドグリコール化合物を反応させた変成シリケー
トが水に対する分散性改良に有効であり、変成シリケー
トを配合してなる水性塗料組成物が耐汚染性に有効であ
ることが開示されている。しかし耐汚染性、外観、耐候
性に問題があった。特に耐汚染性に重要な要素である塗
膜の対水接触角を低減するという点においていまだ不十
分な技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、塗膜
の対水接触角を大幅に低減化し、その結果として優れた
耐汚染性を発揮し、さらに耐水性、造膜性、硬化性、塗
膜外観、耐候性、低公害性に優れた低汚染型水性塗料組
成物およびその組成物を塗装して得られる屋外向け物品
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（Ａ）式（Ｉ）：Ｒ₁ Ｏ
（ＳｉＯ（ＯＲ₁ ）₂ ）ｎ（ＳｉＯ（ＯＲ₁ ）（Ｏ
Ｒ ₂ ））ｍＲ₁ （式中のＲ₁ は有機基、水素原子、Ｒ₂ はポリアルキル
シロキサンポリオキシアルキレン基、ｎは０〜５０の整
数、ｍは１〜５０の整数を表す）の構造を有する化合物
１〜５０重量部、（Ｂ）水溶性および／または水分散性
樹脂１００重量部からなる低汚染型水性塗料組成物であ
ることを特徴とする。また本発明は、（Ａ）の式（Ｉ）
中のＲ₂ が、（Ａ）１００重量部に対して、５〜８０重
量部含有することを特徴とする低汚染型水性塗料組成物
である。さらに本発明は、前記いずれかの低汚染型水性
塗料組成物を塗装して得られる屋外向け物品であること
を特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の低汚染型水性塗料組成物
に用いることのできる各成分およびその塗装物品につい
て次に説明する。

【０００７】前記（Ａ）成分の式（Ｉ）において、ｎ、
ｍとしては、塗料の貯蔵安定性、塗装作業性や塗装中の
塗料飛散防止に優れているという点から、ｎは０〜５０
の整数、ｍは１〜５０であり、ｎ＋ｍが２〜２０の整数
であることが好ましい。さらにｎ＋ｍが２〜８の整数で
あることがより好ましい。

【０００８】前記（Ａ）成分の式（Ｉ）におけるのＲ₁
は、同じかまたは異なる有機基であり、例えば、Ｈ、Ｈ
（ＣＨ₂ ）ｘ、（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨ（式中のｘは１〜１０
の整数）などがあげられる。これらのＲ₁ のうちでも、
化合物の安定性と加水分解性と縮合性のバランス、分散
性、原料の入手が容易であることに優れているいう点か
ら、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が好ま
しく、さらにエチル基がより好ましい。

【０００９】前記（Ａ）成分（Ｉ）におけるＲ₂ のポリ
アルキルシロキサンポリオキシアルキレン基は、Ｄ（Ｒ
₃ ）ｙで表され、Ｄはポリシロキサン残基であり、ポリ
シロキサン残基の置換基は同じかまたは異なり、アルキ
ル基、フェニル基、アルキルフェニル基、フルオロアル
キル基、エポキシアルキル基、アミノアルキル基、カル
ボキシルアルキル基が好ましく、さらにアルキル基、フ
ェニル基がより好ましい。Ｒ₃ はポリオキシアルキレン
残基であり、Ｒ₃ が直接シリコン原子に結合もしくはア
ルキレン基を介してシリコン原子と結合する。ｙは１〜
５０の整数を表す。塗膜の耐水性と耐候性とのバランス
から、ｙは１〜３０の整数であることが好ましく、さら
にｙは１〜２０の整数であることがより好ましい。Ｒ₂
の具体例として、ポリジメチルシロキサンポリオキシエ
チレン基、ポリジメチルシロキサンポリオキシメチレン
基、ポリジメチルシロキサンポリオキシプロピレン基、
ポリジメチルシロキサンポリオキシエチレン−ポリオキ
シプロピレン基、ポリメチルフェニルシロキサンポリオ
キシエチレン基、ポリメチルフェニルシロキサンポリオ
キシメチレン基、ポリメチルフェニルシロキサンポリオ
キシエチレン−ポリオキシプロピレン基などがあげられ
る。好ましくは、ポリジメチルシロキサンポリオキシエ
チレン基、ポリジメチルシロキサンポリオキシメチレン
基、ポリジメチルシロキサンポリオキシプロピレン基、
ポリジメチルシロキサンポリオキシエチレン−ポリオキ
シプロピレン基であり、さらに好ましくは、ポリジメチ
ルシロキサンポリオキシエチレン基、ポリジメチルシロ
キサンポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン基で
ある。

【００１０】前記（Ａ）成分は、アルキルシリケートも
しくはアルキルシリケートオリゴマーとポリエーテル変
性シリコーンオイルを常法により、反応させることによ
り得られる。アルキルシリケートを例示すると、メチル
シリケート、エチルシリケート、プロピルシリケート、
ブチルシリケートなどがあり、さらにシリコン原子に水
素、メチル基、エチル基、プロピル基、エポキシ基など
の官能基が一部置換した、いわゆるオルガノアルキルシ
リケートも含まれる。ポリエーテル変性シリコーンオイ
ルは市販されており、東レ・ダウコーニング・シリコー
ン社製のＳＦ８４２７、ＳＴ１０３ＰＡ、ＢＹ１６−０
０５、ＢＹ１６−００７、ＳＨ３７４６、ＳＨ８４２
８、ＳＨ３７７１、ＳＨ３７７３Ｍ、ＢＹ１６−０３
６、ＢＹ１６−０２７、日本ユニカー製のＳＩＬＷＥＴ
Ｌ−７６０４、ＳＩＬＷＥＴ ＦＺ−２１６１、ＳＩ
ＬＷＥＴ ＦＺ−２１６２、ＳＩＬＷＥＴ ＦＺ−２１
６４などがあげられる。

【００１１】前記（Ａ）成分の式（Ｉ）におけるＲ₂ の
含有量はとしては、化合物の安定性、加水分解性、縮合
性、および耐水性とのバランスが優れているという点か
ら、（Ａ）１００重量部に対して、式（Ｉ）中のＲ₂ が
ポリアルキルシロキサンポリオキシアルキレン基であ
り、５〜８０重量部含有することが好ましく、１０〜５
０重量部含有することがより好ましい。上記の範囲の配
合量以下では、塗膜外観が良くなく、上記の範囲の配合
量以上では、加水分解性や耐水性が良くない。

【００１２】前記（Ａ）成分が耐汚染性付与に優れた効
果を発揮する理由は明確でないが、一分子中にポリシロ
キサン残基からなる疎水性部分と、その他の親水性部分
を併せ持っている事が、一つの要因と考えられる。

【００１３】前記（Ｂ）成分の水溶性および水分散性樹
脂としては、例えば、アクリルエマルジョン、水溶性ア
クリル樹脂、アクリルウレタンエマルジョン、水溶性ア
クリルウレタン樹脂、アクリルシリコンエマルジョン、
水溶性アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂エマルジョ
ン、水溶性フッ素樹脂これらの架橋硬化型タイプなどが
あげられる。単独で用いてもよく、２種以上の樹脂を混
合して用いてもよい。

【００１４】前記アクリルエマルジョン、水溶性アクリ
ル樹脂の市販品または試作品としては、例えば日本触媒
社製アクリセットＵＷ−１０、三菱化学ＢＡＳＦ社製ア
クロナールＹＪ−２７５１Ｄなどがあげられる。前記ア
クリルウレタンエマルジョン、水溶性アクリルウレタン
樹脂の市販品または試作品としては、例えば大日本イン
キ化学工業社製ＶＯＮＣＯＡＴ ＣＧ−５０１０、スペ
ンゾールＬ−５１２などがあげられる。前記アクリルシ
リコンエマルジョン、水溶性アクリルシリコン樹脂の市
販品または試作品としては、例えば旭化成工業社製ポリ
トロンＧ６５０、東亜合成社製シーラスＰＣ７５１など
があげられる。前記フッ素アクリルエマルジョン、水溶
性フッ素アクリル樹脂の市販品または試作品としては、
例えば２，２，２，−トリフルオロエチルメタクリレー
ト（エフテック社製）を常法により反応させたフッ素ア
クリルエマルジョン、水溶性フッ素アクリル樹脂などが
あげられる。

【００１５】本発明の水性塗料組成物を得るための前記
各成分の混合割合としは前記（Ｂ）成分１００重量部に
対し、前記（Ａ）成分１〜５０重量部、好ましくは１〜
３０重量部であり、さらに５〜２０重量部がより好まし
い。（Ａ）成分をこの範囲内で混合することにより水性
塗料組成物の安定性、作業性、塗膜外観、耐汚染性、可
とう性に優れているという効果が得られる。尚、（Ａ）
成分は塗料の製造時に加えてもよく、塗装の直前に
（Ｂ）成分からなる塗料組成物に加えて、攪拌して用い
てもよい。

【００１６】本発明の塗料組成物には、通常の水性塗料
に添加、配合される成分が配合できる。例えば、顔料、
顔料分散剤、増粘剤、レベリング剤、消泡剤、造膜助
剤、紫外線吸収剤、ＨＡＬＳ、艶消し剤、フィラー、コ
ロイダルシリカ、防かび剤、シランカップリング剤など
があげられる。これらの塗料用添加剤の混合割合として
は、（Ｂ）成分１００重量部に対し、０．１〜５０重量
部であればよく、混合方法も通常の方法でよい。

【００１７】このようにして得られた低汚染型水性塗料
組成物を用いて塗装される屋外向け物品としては、例え
ば、建築物、構築物、金属パネル、プラチックボード、
タイル、ガラス、フィルム、モルタル板などがあげられ
る。塗装方法は、通常の水性塗料の塗装方法を用いるこ
とができる。例えば、スプレー、ローラーなどにより塗
装し、常温乾燥もしくは常温以上の温度にて強制乾燥す
る。

【００１８】

【実施例】次に、本発明について実施例を挙げ、さらに
詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。

【００１９】合成例１（成分Ａ−１の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（多摩化学工業社製、ＳｉＯ成分約４０％）３００
重量部とＳＦ８４２７（東レ・ダウコーニング・シリコ
ーン社製）２００重量部とジブチルチンジラウレート
１．０重量部を加え、窒素置換し、適度な攪拌下で１３
０℃まで昇温する。減圧下で副生成物を留去しつつ、３
時間保持した後、室温まで冷却して生成物約４９０重量
部を得た。これをＡ−１とする。

【００２０】合成例２（成分Ａ−２の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（ＳｉＯ成分約４０％）３００重量部とＳＦ８４２
７（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）３００重
量部とジブチルチンジラウレート１．０重量部を加え、
窒素置換し、適度な攪拌下で１３０℃まで昇温する。減
圧下で副生成物を留去しつつ、３時間保持した後、室温
まで冷却して生成物約５８０重量部を得た。これをＡ−
２とする。

【００２１】合成例３（成分Ａ−３の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（ＳｉＯ成分約４０％）３００重量部とＳＨ３７７
１（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）２００重
量部とジブチルチンジラウレート１．０重量部を加え、
窒素置換し、適度な攪拌下で１４０℃まで昇温する。減
圧下で副生成物を留去しつつ、２時間保持した後、室温
まで冷却して生成物約４９０重量部を得た。これをＡ−
３とする。

【００２２】合成例４（成分Ａ−４の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（ＳｉＯ成分約４０％）３００重量部とＳＨ３７７
３Ｍ（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）２００
重量部とジブチルチンジラウレート１．０重量部を加
え、窒素置換し、適度な攪拌下で１２０℃まで昇温す
る。減圧下で副生成物を留去しつつ、２時間保持した
後、室温まで冷却して生成物約４９０重量部を得た。こ
れをＡ−４とする。

【００２３】合成例５（成分Ａ−５の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（ＳｉＯ成分約４０％）３００重量部とポリオキシ
エチレンノニルフェニルエーテル（エマルゲン９３０、
花王社製）２００量部とジブチルチンジラウレート１．
０重量部を加え、窒素置換し、適度な攪拌下で１３０℃
まで昇温する。減圧下で副生成物を留去しつつ、３時間
保持した後、室温まで冷却して生成物約４９０重量部を
得た。これをＡ−５とする。

【００２４】合成例６（成分Ａ−６の合成例） １リットルのガラス製の４つ口フラスコにエチルシリケ
ート（ＳｉＯ成分約４０％）３００重量部とメトキシポ
リオキシエチレングリコール（ＭＰＧ１３０、日本乳化
剤社製）２００量部とジブチルチンジラウレート１．０
重量部を加え、窒素置換し、適度な攪拌下で１３０℃ま
で昇温する。減圧下で副生成物を留去しつつ、３時間保
持した後、室温まで冷却して生成物約４９０重量部を得
た。これをＡ−６とする。

【００２５】実施例１ 容器に水性シントップＵＰ（白色上塗り塗料、神東塗料
株式会社製）をＢ−１として、１００重量部（成分
（Ｂ）に相当するアクリルウレタンエマルジョンを６０
重量部含有）を入れ、Ａ−１を１０重量部加え、攪拌し
て塗料組成物を得た。次のような試験方法で評価し、結
果を表１に示した。

【００２６】光沢は、ＪＩＳ Ｋ−５４００に準じて、
鏡面光沢値を測定した。外観は、塗布乾燥後に目視評価
し、異常がないときＡ、多少くすみがあるときＢ、異常
があるときＣと評価した。

【００２７】対水接触角は、２０℃において、塗膜上に
０．０３ミリリットルの脱イオン水を滴下し、３０秒後
の水滴の接触角を、協和界面科学株式会社製ＬＣＤ４０
０Ｓ型の装置にて測定した。

【００２８】実施例１で得られた試料を脱脂したアルミ
板上にスプレーを用いて塗装して、室温で１週間乾燥し
て試験板をえた。試験板を兵庫県尼崎市内において南面
３０℃傾斜の条件で、３ヶ月間の屋外曝露した。耐汚染
性は初期明度と屋外曝露後の明度との差（ΔＬ値）で測
定した。

【００２９】塗料の貯蔵安定性は、常温で二週間貯蔵後
に、異常がないときＡ、増粘があるとＢ、異常あるとき
Ｃと評価した。

【００３０】実施例２〜４ 容器に水性シントップＵＰ（Ｂ−１）を１００重量部を
入れ、それぞれＡ−２〜４を１０重量部加え、攪拌し
た。実施例１と同様な方法で試験し、結果を表１に示し
た。

【００３１】実施例５ 容器に水性シントップＵＰ（Ｂ−１）を１００重量部を
入れ、Ａ−１を２０重量部加え、攪拌した。実施例１と
同様な方法で試験し、結果を表１に示した。

【００３２】実施例６ 容器に水性ハイテントップ（白色上塗り塗料、神東塗料
株式会社製）をＢ−２として、１００重量部（成分
（Ｂ）に相当するアクリルシリコンエマルジョンを６０
重量部含有）を入れ、Ａ−１を１０重量部加え、攪拌し
た。実施例１と同様な方法で試験し、結果を表１に示し
た。

【００３３】比較例１ 成分（Ａ）を加えず、水性シントップＵＰのみで、実施
例１と同様な方法で試験をし、結果を表１に示した。

【００３４】比較例２〜３ 容器に水性シントップＵＰ（Ｂ−１）を１００重量部を
入れ、それぞれＡ−５〜６を１０重量部加え、攪拌し
た。実施例１と同様な方法で試験し、結果を表１に示し
た。

【００３５】比較例４ 容器に水性シントップＵＰ（Ｂ−１）を１００重量部を
入れ、エチルシリケート（ＳｉＯ成分約４０％）を１０
重量部加え、攪拌した。実施例１と同様な方法で試験
し、結果を表１に示した。尚、この比較例４の試験板に
はハジキが発生し、外観不良であった。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示す結果から明らかなように、本発
明の低汚染型水性塗料組成物は、塗膜の耐汚染性、外観
などに優れていることがわかる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の低汚染型水性塗料組成物を適用
することで、低公害性で、塗装作業性、塗膜外観および
耐汚染性に優れた建築物、構築物、金属パネルなどの屋
外向け塗装物品を提供することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）式（Ｉ）：Ｒ₁ Ｏ（ＳｉＯ（ＯＲ
   ₁ ）₂ ）ｎ（ＳｉＯ（ＯＲ₁ ）（ＯＲ₂ ））ｍＲ₁ （式中のＲ₁ は有機基、水素原子、Ｒ₂ はポリアルキル
   シロキサンポリオキシアルキレン基、ｎは０〜５０の整
   数、ｍは１〜５０の整数を表す）の構造を有する化合物
   １〜５０重量部、（Ｂ）水溶性および／または水分散性
   樹脂１００重量部からなる低汚染型水性塗料組成物。
2. 【請求項２】 （Ａ）の式（Ｉ）中のＲ₂ が、（Ａ）１
   ００重量部に対して、５〜８０重量部含有する請求項１
   記載の低汚染型水性塗料組成物。
3. 【請求項３】 請求項１〜２に記載の低汚染型水性塗料
   組成物を塗装して得られる屋外向け物品。