JP2003055611A - 低汚染型水性塗料組成物 - Google Patents

低汚染型水性塗料組成物

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JP2003055611A
JP2003055611A JP2001250693A JP2001250693A JP2003055611A JP 2003055611 A JP2003055611 A JP 2003055611A JP 2001250693 A JP2001250693 A JP 2001250693A JP 2001250693 A JP2001250693 A JP 2001250693A JP 2003055611 A JP2003055611 A JP 2003055611A
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Naohisa Furuta
尚久 古田
Norihide Fujimoto
法秀 藤基
Yasuhisa Saito
康久 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、充分な耐汚染性を発揮し、
さらに貯蔵安定性、耐水性、造膜性、硬化性、塗膜外
観、耐候性、低公害性に優れた水性塗料組成物を提供す
ることにある。 【解決手段】 (A)親水性基を含有する化合物で表面
処理されたコロイダルシリカと、(B)水溶性および/
または水分散性樹脂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、耐汚染性と貯蔵安
定性に優れた水性塗料組成物に関するもので、用途とし
ては、特に屋外向け塗装物品に適している。
【0002】
【従来の技術】近年、塗膜寿命の長い高耐候性塗料の登
場や都市近郊における各種浮遊物質等の増加より、屋外
向け塗装物品の塗装面の汚れが問題化している。塗装面
の汚れ原因解明のため、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。塗膜
への汚染物質の付着防止方法として、一つには、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。また他方、降雨等により汚染物質を除去させ
るために、塗膜の表面を親水性にする、換言すれば対水
接触角を低くする、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、溶剤系塗料においては耐汚染
性を改良した各種塗料が開発されている。また一方、現
在まで主流となっていた溶剤系塗料が、環境保全の観点
から有機溶剤の低減を目的として水性塗料へと転換され
ている。水性塗料においても、溶剤系塗料と同様の手法
を用いて、低汚染型水性塗料が検討されているが、耐汚
染性、貯蔵安定性の面から、充分な性能を有するものは
得られてはいない。
【0003】例えば、特開平11−343462では、
オルガノシリケートおよびその縮合物とポリアルキレン
グリコール化合物を反応させた変性オルガノシリケート
を配合した水性塗料が提案され、特開平11−1168
85では、コロイダルシリカを配合した水性塗料が提案
されている。これらはある程度の耐汚染性は有するが、
貯蔵安定性が不良であった。貯蔵安定性の改良を目指し
て、特開2000−290536では、コロイダルシリ
カとポリエーテル変性シランカップリング剤を単純に混
合した低汚染型塗料が提案され、特開平11−3026
00では、ポリオルガノシロキサンセグメントを含むブ
ロックポリマーとコロイダルシリカを混合した低汚染型
水性塗料が提案されている。これらによって貯蔵安定性
が良くなるが、未だ充分ではない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充分
な耐汚染性を発揮し、さらに貯蔵安定性、耐水性、造膜
性、硬化性、塗膜外観、耐候性、低公害性に優れた水性
塗料組成物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(A)親水性基
を含有する化合物で表面処理されたコロイダルシリカ
と、(B)水溶性および/または水分散性樹脂からなる
ことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の水性塗料組成物に用いる
ことのできる各成分について次に詳細に説明する。
【0007】前記(A)成分中の親水性基を含有する化
合物の親水性基としては、ポリオキシアルキレン基もし
くはアルキルポリオキシアルキレン基もしくはアルキル
フェニルポリオキシアルキレン基であり、具体例とし
て、ポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレン−ポリ
オキシプロピレン基、メトキシポリオキシエチレン基、
メトキシポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン
基、ノニルフェニルポリオキシエチレン基などが挙げら
れる。メトキシポリオキシエチレン基、ノニルフェニル
ポリオキシエチレン基がより好ましい。
【0008】前記(A)成分中の親水性基を有する化合
物は、コロイダルシリカの表面を処理するために、コロ
イダルシリカと反応する官能基を有している。その官能
基を例示すると、アルコキシシリル基、エポキシ基など
が挙げられる。アルコキシシリル基が特に好ましく、具
体的にはトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル
基、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリ
ル基、ジメチルメトキシシリル基、ジメチルエトキシシ
リル基、エチルジメトキシシリル基、エチルジエトキシ
シリル基等が挙げられる。
【0009】前記(A)成分中の親水性基を含有する化
合物についての具体例については、γ−アルキルポリオ
キシエチレンプロピルトリアルコキシシラン(日本ユニ
カー(株)製のポリエーテル変性シランカップリング剤
A−1230)、ポリオキシエチレンジオキシランがあ
る。一方、 イソシアネートシランカップリング剤を原料
として親水性基を含有する化合物を製造する場合は、イ
ソシアネート基と反応する水酸基含有のポリエチレング
リコール、メトキシポリエチレングリコール、ポリオキ
シエチレンとポリオキシプロピレンのブロックポリマ
ー、またはポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
などを反応させて得る。
【0010】前記(A)成分を得るために使用する原料
のコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製のスノ
ーテックス20、スノーテックス30、スノーテックス
40、スノーテックスC、スノーテックスN、スノーテ
ックスO、スノーテックスS、スノーテックス20L、
スノーテックスOL、スノーテックスXL、スノーテッ
クスYL、スノーテックスZL、旭電化(株)製のアデ
ライトAT−20、アデライトAT−30、アデライト
AT−40、アデライトAT−50、アデライトAT−
20N、アデライトAT−20A、アデライトAT−3
0A、アデライトAT−20Q、アデライトAT−30
0、アデライトAT−300S、触媒化成工業(株)製
のCataloidS−20L、CataloidS−
20H、CataloidS−30L、Cataloi
dS−30H、CataloidSi−30、Cata
loidSi−40、CataloidSi−50、C
ataloidSi−350、CataloidSi−
550、CataloidSi−45p、Catalo
idSi−80p、CataloidSN、Catal
oidSAなどが挙げられる。
【0011】本発明における親水性基を含有する化合物
の配合量としては、前記例示のコロイダルシリカの固形
分100重量部に対して、親水性基を含有する化合物1
〜300重量部であり、好ましくは20〜200重量部
であり、さらに好ましくは50〜100重量部である。
1重量部未満では、貯蔵安定性の改良効果が得られず、
300重量部を超えると耐水性が低下する傾向がある。
次に、 コロイダルシリカの表面処理条件を、アルコキシ
シリル化合物を親水性基を含有する化合物として使用し
た場合で、例示すると、酸性下で通常0〜50℃にて1
〜10時間反応後、ジエタノールアミン、水酸化ナトリ
ウムなどでアルカリ性にする方法がある。前記例示のコ
ロイダルシリカがアルカリ性コロイダルシリカならば、
酢酸、塩酸などにより、酸性に調整して反応を行う。
【0012】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、およびこれらの架橋硬化型タイ
プなどが挙げられる。単独で用いてもよく、2種類以上
の樹脂を混合して用いてもよい。
【0013】前記のアクリルエマルジョン、水溶性アク
リル樹脂としては、例えば、(株)日本触媒製のアクリ
セットUW−10、三菱化学BASF(株)製のアクロ
ナールYJ−2751Dなどが挙げられる。前記のアク
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(株)製のVONCOAT CG−501
0、スペンゾールL−512などが挙げられる。前記の
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(株)製のポリトロンG650、東亜合成(株)製
のシーラスPC751などが挙げられる。前記のフッ素
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(エフテック株式会社
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挙げられる。
【0014】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本
発明の水性塗料組成物は充分な耐汚染性が発揮され、ま
た貯蔵安定性、作業性、塗膜外観、可とう性に優れた効
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。
【0015】本発明の水性塗料組成物において、通常は
顔料が配合される。その配合量は、前記(B)成分10
0重量部に対し、顔料1〜300重量部、好ましくは2
〜200重量部であり、さらに5〜150重量部がより
好ましい。顔料としては、例えば、体質顔料、着色顔料
が挙げられる。具体例としては、石原産業(株)製のR
−820、R−830、R−930、R−950、R−
970、R−550、R−630、R−680、R−6
70、R−580、R−780、R−780−2、R−
850、R−855、CR−50、CR−50−2、C
R−80、CR−90、CR−97、CR−60、CR
−60−2、CR−63、CR−67、CR−58、C
R−58−2、CR−85、TY−50、TY−55、
TY−70、TY−70S、TY−100、TY−15
0、TY−200、TY−300、テイカ(株)製のJ
R−301,JR−403,JR−405,JR−60
0A,JR−605,JR−600E、JR805、J
R−806、JR−701、JR−800などが挙げら
れる。
【0016】更に、本発明の塗料組成物には通常の水性
塗料に添加される成分が配合できる。例えば、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、防かび剤、シ
ランカップリング剤などが挙げられる。これらの塗料用
添加剤の混合割合は、必要により決定される。また混合
方法も通常の公知方法でよい。
【0017】このようにして得られた水性塗料組成物を
用いて塗装される被塗物としては、特に耐汚染性が要求
される屋外向け物品が適しており、例えば、建築物、構
築物、金属パネル、プラスチックボード、タイル、ガラ
ス、フィルム、モルタル板などが挙げられる。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ことができ
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】〔親水性基を含有する化合物の合成〕 合成例1(成分S−1の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにγ−イソシア
ネートプロピルトリエトキシシラン(日本ユニカー
(株)製、イソシアネートシランカップリング剤A−1
310)100重量部とメトキシポリエチレングリコー
ル(日本乳化剤(株)製、MPG−130)200重量
部を加え、適度な攪拌下で130℃まで昇温する。3時
間保持した後、室温まで冷却して約300重量部の生成
物を得た。これをS−1とする。
【0020】合成例2(成分S−2の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにγ−イソシア
ネートプロピルトリエトキシシラン(日本ユニカー
(株)製、イソシアネートシランカップリング剤A−1
310)100重量部とメトキシポリエチレングリコー
ル(日本乳化剤(株)製、MPG)100重量部を加
え、適度な攪拌下で130℃まで昇温する。3時間保持
した後、室温まで冷却して約200重量部の生成物を得
た。これをS−2とする。
【0021】合成例3(成分S−3の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにγ−イソシア
ネートプロピルトリエトキシシラン(日本ユニカー
(株)製、イソシアネートシランカップリング剤A−1
310)100重量部とポリオキシエチレンノニルフェ
ニルエーテル(花王(株)製、エマルゲン930)10
0重量部を加え、適度な攪拌下で130℃まで昇温す
る。3時間保持した後、室温まで冷却して約200重量
部の生成物を得た。これをS−3とする。
【0022】〔(A) 成分の合成〕 合成例4(成分A−1の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で1N−酢酸水
溶液を5.5重量部加え、15分間保持する。次に、前
記の合成例1で作製したS−1を10重量部加え、25
℃で3時間保持する。更に、 0.5N−ジエタノールア
ミン水溶液を11.5重量部加え、25℃で3時間保持
する。約127重量部の生成物を得た。これをA−1と
する。
【0023】合成例5(成分A−2の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で1N−酢酸水
溶液を5.5重量部加え、15分間保持する。次に、 前
記のS−1を20重量部加え、25℃で3時間保持す
る。更に、 0.5N−ジエタノールアミン水溶液を1
1.5重量部加え、25℃で3時間保持する。約137
重量部の生成物を得た。これをA−2とする。
【0024】合成例6(成分A−3の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにスノーテック
スO(日産化学(株)製、酸性コロイダルシリカ)を1
00重量部加え、適度な攪拌下で前記のS−1を10重
量部加え、25℃で3時間保持する。次に、 0.5N−
ジエタノールアミン水溶液を11.5重量部加え、25
℃で3時間保持する。約121.5重量部の生成物を得
た。これをA−3とする。
【0025】合成例7(成分A−4の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で1N−酢酸水
溶液を5.5重量部加え、15分間保持する。次に、 前
記の合成例2で作製したS−2を10重量部加え、25
℃で3時間保持する。されに、 0.5N−ジエタノール
アミン水溶液を11.5重量部加え、25℃で3時間保
持する。約127重量部の生成物を得た。これをA−4
とする。
【0026】合成例8(成分A−5の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で1N−酢酸水
溶液を5.5重量部加え、15分間保持する。次に、 前
期の合成例3で作製したS−3を10重量部加え、25
℃で3時間保持する。更に、 0.5N−ジエタノールア
ミン水溶液を11.5重量部加え、25℃で3時間保持
する。約127重量部の生成物を得た。これをA−5と
する。
【0027】合成例9(成分A−6の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で1N−酢酸水
溶液を5.5重量部加え、15分間保持する。次に、 γ
ーアルキルポリオキシエチレンプロピルトリアルコキシ
シラン(日本ユニカー(株)製、ポリエーテル変性シラ
ンカップリング剤A−1230)を10重量部加え、2
5℃で3時間保持する。更に、 0.5N−ジエタノール
アミン水溶液を11.5重量部加え、25℃で3時間保
持する。約127重量部の生成物を得た。これをA−6
とする。
【0028】合成例10(成分A−7の合成例) 1リットルのガラス製の4つ口フラスコにアデライトA
T30A(旭電化(株)製、アルカリ性コロイダルシリ
カ)を100重量部加え、適度な攪拌下で、アルキルポ
リオキシエチレンポリジメチルシロキサン(信越化学
(株)製、ポリエーテル変性シリコンオイルKF354
A、アルコキシ基は含有せず)を30重量部加え、25
℃で1時間保持する。130重量部の生成物を得た。こ
れをA−7とする。
【0029】〔水性塗料組成物の製造〕 実施例1 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−1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)入れ、A−1を10重量部加え、攪拌して
塗料組成物を得た。そして、次のような試験方法で評価
し、結果を表1に示した。
【0030】試験板の作製方法:得られた塗料を脱脂し
たアルミ板上にスプレー塗装し、室温で1週間乾燥して
試験板を作製した。光沢は、上記で作製した試験板を用
いてJIS K−5400に準じて、鏡面光沢値を測定
した。大きい数値の方が、光沢(ツヤ)がある。対水接
触角(塗膜の親水性)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。小さい数値の方が親水性が
ある。
【0031】耐汚染性試験は、試験板を兵庫県尼崎市内
において南面30℃傾斜の条件で、6ヶ月間の屋外曝露
した。耐汚染性の程度は、初期明度と屋外曝露後の明度
との差(ΔL値)で測定した。数値が小さいものが良
い。
【0032】貯蔵安定性は、塗料を常温で二週間貯蔵後
に、粘度と光沢で評価した。粘度は、貯蔵後に、塗料の
粘度上昇などの変化がない場合:A、増粘がある場合:
B、増粘が顕著でゲル化物などの発生がある場合:Cと
評価した。貯蔵後の光沢は、貯蔵後の塗料を用いて試験
板を作製し、 前述と同様な方法で光沢値を測定した。貯
蔵前の光沢値との差が小さいものが良い。
【0033】実施例2〜6 それぞれ個別の容器に水性ハイテントップ(B−1)を
100重量部を入れ、それぞれA−2〜A−6を10重
量部加え、攪拌して塗料組成物を得た。実施例1と同様
な方法で試験し、結果を表1に示した。
【0034】実施例7 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−2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)入れ、A−1を10重量部加え、攪拌して
塗料組成物を得た。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1 成分(A)を加えず、水性ハイテントップ(B−1)の
みを塗料組成物として、実施例1と同様な方法で試験
し、結果を表1に示した。
【0036】比較例2 容器に水性ハイテントップ(B−1)を100重量部入
れ、アデライトAT30Aを10重量部加え、攪拌して
塗料組成物を得た。実施例1と同様な方法で試験し、結
果を表1に示した。
【0037】比較例3 容器に水性ハイテントップ(B−1)を100重量部入
れ、A−7を10重量部加え、攪拌して塗料組成物を得
た。実施例1と同様な方法で試験し、結果を表1に示し
た。
【0038】
【表1】
【0039】表1に示す結果から明らかなように、本発
明の水性塗料組成物は、塗膜の耐汚染性、並びに貯蔵安
定性などに優れていることが分かる。
【0040】
【発明の効果】本発明の水性塗料組成物は、貯蔵安定
性、塗装作業性に優れ、また、本発明の塗料を建築物、
構築物、金属パネルなどに適用することで、耐汚染性お
よび塗膜外観に優れた屋外向け塗装物品を提供すること
ができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J037 AA18 CB23 EE02 EE43 FF21 FF23 FF25 4J038 CD091 CG001 DG001 DL031 GA02 HA446 KA14 KA20 MA08 MA09 MA10 NA05 NA26 PB05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)親水性基を含有する化合物で表面
    処理されたコロイダルシリカと、(B)水溶性および/
    または水分散性樹脂からなることを特徴とする水性塗料
    組成物。
  2. 【請求項2】 (A)が、ポリオキシアルキレン基、ア
    ルキルポリオキシアルキレン基またはアルキルフェニル
    ポリオキシアルキレン基を含有する化合物で表面処理さ
    れたコロイダルシリカである請求項1記載の水性塗料組
    成物。
  3. 【請求項3】 (A)が、ポリオキシアルキレン基、ア
    ルキルポリオキシアルキレン基またはアルキルフェニル
    ポリオキシアルキレン基を含有するアルコキシシリル化
    合物で表面処理されたコロイダルシリカである請求項1
    記載の水性塗料組成物。
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