JP2003089760A - 水性塗料組成物、およびその塗膜を形成した部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面に有機物を有する基材表面に塗膜の剥
離、白化の生じない、耐候性に優れた塗膜を形成しうる
光触媒を含有する水性塗料組成物を提供すること。 【解決手段】 光触媒粒子と、平均分子量（ＭＷ）が３
００以下のアルカリ金属珪酸塩と、平均粒子径が１〜１
５ｎｍのアルカリ金属珪酸塩と、耐候性樹脂のエマルジ
ョンとを含むことを特徴とする水性塗料組成物を提供す
る。通常、アルカリ金属珪酸塩は、水溶液中で分子状、
粒子状の２つの形態で存在するが、そのうちの粒子状の
アルカリ金属珪酸塩の平均粒子径を１〜１５ｎｍとする
ことで塗膜中の隙間が減少し、耐候性が向上し、塗膜の
剥離、白化が生じなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性塗料組成物お
よびこの水性塗料組成物からなる塗膜を形成した部材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染や安全な作業環境の確保
の観点から、塗料分野では有機溶剤から水系へと分散媒
の変更が求められている。また、光触媒のもつ酸化分解
力、超親水性を利用した光触媒塗料の開発が多く行わ
れ、前者の効果を生かして、排気ガスに含まれる有機物
質やＮＯｘ、ＳＯｘの分解機能を有する壁材や建材、後
者の効果を生かして、雨水や流水で汚れが落ちる機能
（自浄効果機能）を有する壁材、建材などに用いられて
いる。

【０００３】塗料や塗装鋼板、プラスチックなどの樹脂
製品（表面に有機物を有する基材）の表面に水性光触媒
塗料を塗布する場合、バインダーとして無機系のものを
使用すると、単体ではぬれ性が悪く、界面活性剤を添加
してぬれ性を向上させても塗膜と基材との密着性がない
ので、その使用は不適である。一方、有機系のものを使
用すると、単体では光触媒から発生する活性酸素によっ
てバインダーが分解され、塗膜形状を維持しない。その
ため、光触媒活性と塗膜形状の維持を両立させるため
に、（ａ）単体のバインダーで無機・有機成分を含むも
のを使用したり、（ｂ）無機系バインダー、有機系バイ
ンダーの併用などが考案されている。

【０００４】本出願人は、先に（ａ）、（ｂ）の両者を
組み合わせた方法として、光触媒、アルカリ金属珪酸
塩、界面活性剤、アクリルシリコーンもしくはアルキル
アルコキシシランから構成される水性塗料組成物（特開
２００１−３１９０７号公報）を提案した。この水性塗
料組成物は、塗膜の耐候性に有効な無機成分の比率が高
いにもかかわらず、常温硬化が可能であり、表面に有機
物を有する基材へのぬれ性があるため、建物外壁のよう
な現場塗装が対応可能であり、塗装仕様を広げることが
できた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記水性塗料
組成物には、クラックの発生と耐剥離性に改良の余地が
残されていた。すなわち、塗膜の耐候性を高めるため塗
膜の膜厚を１μｍ以上にすると、アルカリ金属珪酸塩の
分子量が小さいため、硬化の際の収縮が大きくクラック
が発生しやすくなることと、上記水性塗料組成物に使用
しているアクリルシリコーンの形態はエマルジョンであ
るが、上記組成では塗膜乾燥時のエマルジョン粒子どう
しの融合が十分でないため、塗膜の膜厚を厚くすると下
地から剥離しやすくなることが課題であった。

【０００６】斯かる不利を解消するため、アルカリ金属
珪酸塩の分子量を大きくする方法が考えられるが、そう
すると、塗膜中に隙間が多く存在することになるため、
光触媒から発生する活性酸素が拡散しやすくなり、塗膜
を屋外などの紫外線強度の強い場所に設置すると、塗膜
が剥離、白化する現象が起きてしまう。本発明は、上記
事情に鑑みてなされたものであり、塗膜の剥離、白化の
生じない光触媒を含有する水性塗料組成物を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、光触媒粒子と、平均分子量（ＭＷ）が
３００以下のアルカリ金属珪酸塩と、平均粒子径が１〜
１５ｎｍのアルカリ金属珪酸塩と、耐候性樹脂のエマル
ジョンとを含むことを特徴とする水性塗料組成物を提供
する。通常、アルカリ金属珪酸塩は、水溶液中で分子
状、粒子状の２つの形態で存在するが、そのうちの粒子
状のアルカリ金属珪酸塩の平均粒子径を１〜１５ｎｍと
することで塗膜中の隙間が減少し、耐候性が向上し、塗
膜の剥離、白化が生じなくなる。

【０００８】アルカリ金属珪酸塩からイオン交換法など
でアルカリ金属を一部除去すると、分子状のアルカリ金
属珪酸塩どうしが縮合し、粒子状まで成長する反応機構
と、分子状のアルカリ金属珪酸塩が粒子状のものと縮合
し、粒子状のアルカリ金属珪酸塩の粒子径を増加させる
反応機構により、粒子状のアルカリ金属珪酸塩の存在比
が増加する。塗膜のクラック発生は、分子状のアルカリ
金属珪酸塩が塗装乾燥時の硬化収縮が大きいために起こ
るので、粒子状のアルカリ金属珪酸塩を確実に併存させ
ることによって硬化収縮を抑制できる。さらに、粒子状
のアルカリ金属珪酸塩の平均粒子径を１〜１５ｎｍとす
ると、塗膜中に粒子状のアルカリ金属珪酸塩が密に充填
するため、塗膜耐候性が向上する。

【０００９】上記のように、粒子状のアルカリ金属珪酸
塩の平均粒子径を１〜１５ｎｍとする理由は、平均粒子
径が１ｎｍ未満では、塗膜乾燥時の硬化収縮が大きいた
めに塗膜にクラックが発生し、平均粒子径が１５ｎｍを
越えると、塗膜中に隙間が多く発生し、塗膜耐候性が低
下することによる。

【００１０】一方、通常のコロイダルシリカとは異な
り、上記アルカリ金属珪酸塩には分子状のアルカリ金属
珪酸塩も存在するため、その存在によりバインダー機能
が大きくなっている。分子状のアルカリ金属珪酸塩の平
均分子量（ＭＷ）は３００以下とする。その理由は、平
均分子量が３００を越えると、バインダー機能が低下す
ることによる。

【００１１】本発明の好ましい態様においては、前記耐
候性樹脂のエマルジョンがアクリルシリコーンのエマル
ジョンであり、さらに沸点が１００℃以上である常温で
液体の有機化合物を含む水性塗料組成物とする。耐候性
樹脂のエマルジョンがアクリルシリコーンのエマルジョ
ンであることにより、アクリルシリコーンは無機部分以
外に有機部分を含むので、有機部分が表面に有機物を有
する基材に強固に固定され、基材と塗膜との密着性が向
上する。また、併せて、沸点が１００℃以上である常温
で液体の有機化合物を含有させることで、塗膜形成時に
常温でアクリルシリコーンをエマルジョン状態から不定
形高分子の状態に変化させるので、塗膜の結着性が向上
する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の水性塗料組成物
の好ましい形態につき、説明する。本発明において、平
均分子量（ＭＷ）が３００以下のアルカリ珪酸塩の存在
の確認は、サイズ排除クロマトグラフ法（装置：島津製
作所製 ＬＣ−６Ａ、移動相：水、標準試料：ポリエチ
レングリコール）により行う。

【００１３】また、平均粒子径１〜１５ｎｍのアルカリ
珪酸塩の存在の確認は、動的光散乱法（装置：Ｍａｌｖ
ｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ＺＥＴＡＳＩＺＥ
Ｒ３０００ＨＡＳ、解析方法：キュムラント法）により
行う。

【００１４】光触媒粒子としては、特に制限はないが、
酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化ジルコニ
ウム、酸化タングステン、酸化クロム、酸化モリブデ
ン、酸化ルテニウム、酸化ゲルマニウム、酸化鉛、酸化
カドミウム、酸化銅、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸
化タンタル、酸化マンガン、酸化ロジウム、酸化ニッケ
ル及び酸化レニウムなどの金属酸化物の他、チタン酸ス
トロンチウムなどが挙げられる。これらの中でも、上記
金属酸化物が、実用的に容易に利用可能な点で好ましく、
金属酸化物の中でも酸化チタンが、その光触媒性、安全
性、入手の容易さ、コストの面で好ましい。なお、酸化チ
タンを光触媒として用いる場合は、結晶型がアナターゼ
型、またはブルッカイト型のものを用いることが、光触
媒活性がもっとも強く、しかも長期間発現するので好ま
しい。

【００１５】アルカリ金属珪酸塩の好ましい具体例とし
ては、一般式Ｍｅ_２О・ｎＳｉО_２（Ｍｅ＝アルカリ金
属）で表されるアルカリシリケート（例えば、水ガラ
ス、珪酸カリウム、珪酸リチウム、珪酸ナトリウム、およ
びシリカ）が挙げられる。また、本発明において、アル
カリ金属珪酸塩含有溶液は、Ｆｒ、Ｃｓ、Ｒｂ、Ｋ、Ｎ
ａおよびＬｉのうちの少なくとも１つを含む。

【００１６】粒子状のアルカリ金属珪酸塩の平均粒子径
と、分子状のアルカリ金属珪酸塩の平均分子量を所定範
囲に合わせる方法は特に制限はないが、具体例としては
イオン交換法が挙げられる。イオン交換樹脂は、アルカ
リ金属珪酸塩からアルカリ金属を除去し、水素イオンを
放出するものであればよく、例えば、強酸性陽イオン交
換樹脂（水素イオン型）或いは弱酸性陽イオン交換樹脂
（水素イオン型）が挙げられる。

【００１７】耐候性樹脂のエマルジョンは、表面に有機
物を有する基材と強固に密着し、耐候性を有するもので
あれば特に制限はない。具体例として、アクリルエマル
ジョン、アクリルシリコーンエマルジョン（シリコーン
アクリルエマルジョン）、フッ素樹脂エマルジョンなど
が挙げられる。そのうち、アクリルシリコーンエマルジ
ョンはシリコーン成分が光触媒反応によるエマルジョン
の分解を抑制することから、その使用は好ましい。

【００１８】沸点が１００℃以上である常温で液体の有
機化合物は、大部分の水分が気化した後も塗膜中に残存
し、エマルジョン粒子どうしの融合を促進させる機能を
もつものであり、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール
モノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテ
ル、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、な
どのエチレン系グリコールエーテル類、プロピレングリ
コールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノ
ブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエ
ーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジ
プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレ
ングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコー
ルモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノ
メチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチル
エーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、プロピレングリコールジアセテート、プロピレング
リコールフェニルエーテル、などのプロピレン系グリコ
ールエーテル類、２，２，４−トリメチル−１，３−ペ
ンタンジオールモノイソブチレート、ｎ−ペンシルプロ
ピオネ−ト、フタル酸ジブチルなどのエステル類などが
挙げられる。そのうち、エステル類の一種である２，
２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイ
ソブチレートは、エマルジョンへの浸透能力が高いこ
と、最低造膜温度（ＭＦＴ）の低下効果が高いことか
ら、その使用は好ましい。逆にエチレン系グリコールエ
ーテル類は人体への毒性が強いので、その使用は好まし
くない。

【００１９】上記水性塗料組成物の組成比は、塗膜形状
の維持と耐候性を両立させる範囲に設定する。すなわ
ち、光触媒粒子／バインダー（アルカリ金属珪酸塩＋耐
候性を有するエマルジョン）の固形成分重量比を０．０
３〜２、アルカリ金属珪酸塩／耐候性を有するエマルジ
ョンの固形成分重量比を０．７〜１．３、沸点が１００
℃以上である常温で液体の有機化合物／耐候性を有する
エマルジョンの重量比（エマルジョンは固形成分換算）
を２〜３０とするのが好ましい。その理由は、光触媒粒
子／バインダーの固形成分重量比が０．０３未満では、
光触媒粒子の比率が少ないために、塗膜の親水性が低下
すること、２を越えると、バインダー成分の比率が少な
いために、水性塗料組成物の表面に有機物を有する基材
へのぬれ性や塗膜の密着性が低下すること、アルカリ金
属珪酸塩／耐候性を有するエマルジョンの固形成分重量
比が０．７未満では、アルカリ金属珪酸塩の比率が少な
いために、塗膜の耐候性が低下すること、１．３を越え
ると、耐候性を有するエマルジョンの比率が少ないため
に、水性塗料組成物の表面に有機物を有する基材へのぬ
れ性が低下すること、沸点が１００℃以上である常温で
液体の有機化合物／耐候性を有するエマルジョンの重量
比が２未満では、沸点が１００℃以上である常温で液体
の有機化合物が少ないために、塗膜の密着性が低下する
こと、３０を越えると、沸点が１００℃以上である常温
で液体の有機化合物の一部が耐候性を有するエマルジョ
ンに浸透しない状態で存在するために、水性塗料組成物
が分離することによる。

【００２０】また、上記の水性塗料組成物及び光触媒性
水性塗料組成物には着色料を添加することができる。着
色料としては無機顔料、有機顔料、染料などから少なくと
も１つを選ぶ。無機顔料としては、酸化チタン、亜鉛
華、ベンガラ、酸化クロム、コバルトブルー、鉄黒など
の金属酸化物系、アルミナホワイト、黄色酸化鉄などの
金属水酸化物系、紺青などのフェロシアン化合物系、黄
鉛、ジンクロメート、モリブデンレッドなどのクロム酸
鉛系、硫化亜鉛、朱、カドミウムイエロー、カドミウム
レッドなどの硫化物、セレン化合物、バライト、沈降性
硫酸バリウムなどの硫酸塩系、重質炭酸カルシウム、沈
降性炭酸カルシウムなどの炭酸塩系、含水珪酸塩、クレ
イ、群青などの珪酸塩系、カーボンブラックなどの炭素
系、アルミニウム粉、ブロンズ粉、亜鉛粉などの金属粉
系、雲母・酸化チタン系などのパール顔料系などが挙げ
られる。有機顔料としては、ナフトールグリーンＢなど
のニトロソ系顔料、ナフトールＳなどのニトロ顔料系、
リソールレッド、レーキレッドＣ、ファストエロー、ナ
フロールレッドなどのアゾ顔料系、アルカリブルーレッ
ド、ローダミンキレート、キナクリドンレッド、ジオキ
サジンバイオレッド、イソインドリノンエローなどの縮
合多環顔料系などが挙げられる。染料としては、分散染
料、塩基性染料、直接染料、酸性染料が挙げられる。

【００２１】本発明の水性塗料組成物は、例えば、上記
のイオン交換等の手法で粒子状のアルカリ金属珪酸塩の
平均粒子径と、分子状のアルカリ金属珪酸塩の平均分子
量を所定範囲に合わせたアルカリ金属珪酸塩水溶液に、
光触媒粒子の分散したゾル、耐候性樹脂のエマルジョ
ン、及び沸点が１００℃以上である常温で液体の有機化
合物を混合することにより得ることができる。

【００２２】本発明の水性塗料組成物は、特に、表面に
有機物を有する基材の表面に塗布し硬化して使用され、
このような方法で上記基材に塗膜を形成することで、塗
膜表面が太陽光等の照射による光触媒の光励起により水
との接触角が２０°以下とされる。それにより、表面に
有機物を有する基材の表面が、降雨や水洗によるセルフ
クリーニング機能や防曇機能が発揮可能となる。また、
塗膜の膜厚を１μｍ〜１ｍｍにしても外観不良を生じな
い。尚、上記の水性塗料組成物を表面に有機物を有する
基材に塗布する場合、塗膜の膜厚を１μｍ〜１ｍｍとす
れば、長期間にわたって塗膜表面の水との接触角は２０
°以下とすることができる。

【００２３】ここで、表面に有機物を有する基材は、基
材表面に有機化合物を有するものであれば特に制限はな
く、有機化合物のみからなっていてもよいし、塗装鋼板
等のように、表面にのみ有機化合物があるものでもよ
い。ここで、有機化合物としては、油性塗料、硝化綿系
塗料、天然樹脂系塗料、アルキド樹脂系塗料、アミノア
ルキド樹脂系塗料、ビニル樹脂系塗料、アクリル樹脂系
塗料、エポキシ樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、
塩化ゴム系塗料、カシュー樹脂系塗料、フェノール樹脂
系塗料、プチラール樹脂系塗料、フッ素素樹脂系塗料、
エマルション塗料、粉体塗料などの塗料類、酢酸セルロ
ース、セロファン、硝酸セルロース、アセチルセルロー
スなどのセルロース系プラスチック類、フェノール樹
脂、尿素樹脂、メラニン樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、グアナミン樹脂、ケトン樹脂などの熱硬化性樹脂
類、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密
度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、アイオノマー、
塩素化ポリエチレン、エチレン塩化ビニルコポリマー、
エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリ
プロピレン、ポリブテン、ポリブタジエン、ポリメチル
ベンテン、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、ポ
リパラビニルフェノール、ＡＢＳ樹脂、ＡＢＳ／ＰＶＣ
アロイ、ＡＢＳ／ポリエステルアロイ、ＳＡＮ樹脂、Ａ
ＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ノルボルネン
樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリ
ルアミン、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコー
ル、エチレンビニルアルコール共重合体、石油樹脂、熱
可塑性エラストマー、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリ
アクリロニトリル、ポリビニルブチラールなどの熱硬化
性樹脂類、ナイロン６、ナイロン６６、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ＰＣ／ＡＢＳアロイ、ＰＣ／ポ
リエステルアロイ、変性ポリフェニレンエーテル、ポリ
ブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート
などの熱可塑性汎用エンプラ類、ポリスルフォン、ポリ
エーテルスルフォン、ポリフェニレンスルファイド、ポ
リアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、超高分子量ポリエチ
レン、アイソタクテックポリスチレン、液晶ポリマー、
ナイロン６２０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイ
ロン１２、ナイロン４６、ポリアミドＭＤＸ６、変性ナ
イロン、ポリイミド、フッ素樹脂などの熱可塑性スーパ
ーエンプラ類、ポリアミノビスマレインイミド、シリコ
ーン樹脂、ポリトリアジン、架橋ポリアミドイミド、耐
熱エポキシ樹脂などの架橋性エンプラ類、天然ゴム、ス
チレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴ
ム、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレンプロピレ
ンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、フ
ッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴムなどのゴム類、
天然繊維、合成繊維などの繊維類、木材、紙などが挙げ
られる。

【００２４】本発明に係る水性塗料組成物を適用しうる
基材として、自己洗浄が期待できる用途用途としては、
例えば、外壁や屋根のような建物外装、窓枠、自動車、
鉄道車両、航空機、船舶、自転車、オートバイのような
乗物の外装及び塗装、窓ガラス、看板、交通標識、防音
壁、ビニールハウス、碍子、乗物用カバー、テント材、
反射板、雨戸、網戸、太陽電池用カバー、太陽熱温水器
等の集熱器用カバー、街灯、舗道、屋外照明、人工滝、
人工噴水用石材、タイル、橋、温室、外壁材、壁間や碍
子間のシーラー、ガードレール、ベランダ、自動販売
機、エアコン室外機、野外ベンチ、各種表示装置、シャ
ッター、料金所、料金ボックス、屋根樋、車両用ランプ
保護カバー、防塵カバー及び塗装、機械装置や物品の塗
装、広告塔の外装及び塗装、構造部材、及びそれら物品
に貼着可能なフィルム、ワッペンなどである。本発明に
係る光触媒性水性塗料組成物を適用しうる基材として
は、防曇用途においては、例えば、浴室用又は洗面所用
鏡、車両用バックミラ−、歯科用歯鏡、道路鏡のような
鏡；眼鏡レンズ、光学レンズ、写真機レンズ、内視鏡レ
ンズ、照明用レンズ、半導体製造用レンズのようなレン
ズ；プリズム；建物や監視塔の窓ガラス；自動車、鉄道
車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロ−プウエイの
ゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗り物の
窓ガラス；自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、
雪上車、スノ−モ−ビル、オ−トバイ、ロ−プウエイの
ゴンドラ、遊園地のゴンドラのような乗り物の風防ガラ
ス；防護用又はスポ−ツ用ゴ−グル又はマスク（潜水用
マスクを含む）のシ−ルド；ヘルメットのシ−ルド；冷
凍食品陳列ケ−スのガラス；計測機器のカバ−ガラス、
及びそれら物品に貼着可能なフィルム、ワッペンなどで
ある。

【００２５】

【実施例】（１）アルカリ金属珪酸塩のイオン交換 アルカリ金属珪酸塩として、珪酸カリウム（日本化学工
業製 珪酸カリウム２Ｋ ＳｉＯ_２／Ｋ_２Ｏ比＝3.8
（モル比）、ｐＨ＝11.4）を用意し、イオン交換樹脂と
して、強酸性陽イオン交換樹脂（オルガノ製 アンバー
ライト120Ｂ（Ｈ））を用意した。

【００２６】次いで、アルカリ金属珪酸塩水溶液（固形
成分濃度＝９．０重量％（ＳｉＯ_２換算））を作製し、
予め前処理したイオン交換樹脂を混合し、ｐＨ＝８．５
になった時点で上記溶液をろ過し、ろ液を回収した。続
いて、上記溶液を安定化させるために室温で７日間保存
し、ｐＨ、電気伝導率、Ｓｉ、Ｋの元素濃度、アルカリ
金属珪酸塩（分子状）の平均分子量（ＭＷ）、アルカリ
金属珪酸塩（粒子状）の平均粒子径、アルカリ金属珪酸
塩の分子状／粒子状比（重量比）を測定した。元素濃度
の値からＳｉＯ_２／Ｋ_２Ｏ比（モル比）を算出した。

【００２７】なお、溶液のｐＨの測定には、東亜電波工
業製ＨＭ−１４Ｐを使用し、電気伝導率の測定には、東
亜電波工業製ＣＭ−１４Ｐを使用し、Ｓｉ、Ｋの元素濃
度の測定には、島津製作所製ＩＣＰＳ−１０００IVを使
用し、アルカリ金属珪酸塩（分子状）の平均分子量（Ｍ
Ｗ）の測定には、島津製作所製ＬＣ−６Ａを使用し、ア
ルカリ金属珪酸塩（粒子状）の平均粒子径の測定には、
Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＺＥＴＡ
ＳＩＺＥＲ ３０００ＨＡＳを使用し、アルカリ金属珪
酸塩の分子状／粒子状比（重量比）の測定には、島津製
作所製ＬＣ−６Ａを使用した。アルカリ金属珪酸塩の初
期状態、イオン交換後のｐＨ、電気伝導率、ＳｉＯ_２／
Ｋ_２Ｏ比（モル比）、アルカリ金属珪酸塩（分子状）の
平均分子量（ＭＷ）、アルカリ金属珪酸塩（粒子状）の
平均粒子径、アルカリ金属珪酸塩の分子状／粒子状比
（重量比）を以下の（表１）に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】（２）水性塗料の調製 上記によってイオン交換したアルカリ金属珪酸塩に、ア
クリルシリコーンエマルジョン、沸点が１００℃以上で
ある常温で液体の有機化合物及び光触媒を混合して水性
塗料組成物を調製した。

【００３０】アクリルシリコーンエマルジョンとして
は、信越化学工業製のＸ−４１−７００１（アクリル／
シリコーン＝50／50（重量比）、ｐＨ＝5）を用い、沸
点が１００℃以上である常温で液体の有機化合物として
は、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオー
ルモノイソブチレート（チッソ製 ＣＳ-１２ 化学式
＝Ｃ_１２Ｈ_２４Ｏ_３、分子量＝216.3、沸点＝254℃、融
点＝-57℃）を用い、光触媒としては、中性チタニアゾ
ル（自社製 アナターゼ型 ＴiО_２／ＳiО₂＝100/15
（重量比）、ｐＨ＝6.8、粒子径＝30nm）を用い、コロ
イダルシリカとしては、日本化学工業製のシリカドール
２０Ａｌ（ｐＨ＝10.2、粒子径＝15nm）を用いた。

【００３１】アルカリ金属珪酸塩、アクリルシリコーン
エマルジョン、光触媒及びコロイダルシリカの溶液全体
に対する固形成分濃度を１０重量％となるようにした。
なお、各成分の割合は、アルカリ金属珪酸塩＝４．３７
５重量％、アクリルシリコーンエマルジョン＝４．３７
５重量％、沸点が１００℃以上である常温で液体の有機
化合物＝０．９７重量％、光触媒＝０．６２５重量％、
コロイダルシリカ＝０．６２５重量％であり、光触媒粒
子／バインダー（アルカリ金属珪酸塩＋耐候性を有する
エマルジョンの固形成分重量比＝０．０７、アルカリ金
属珪酸塩／耐候性を有するエマルジョンの固形成分重量
比＝１、沸点が１００℃以上である常温で液体の有機化
合物／耐候性を有するエマルジョンの重量比（エマルジ
ョンは固形成分換算）＝２２．２となる。

【００３２】（実施例２）アルカリ金属珪酸塩として珪
酸ナトリウム（日本化学工業製 珪酸ナトリウム３号
ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ＝3.4（モル比）、ｐＨ＝11.4）を
使用した他は、実施例１と同様にアルカリ金属珪酸塩の
イオン交換、水性塗料の調整を行った。アルカリ金属珪
酸塩の初期状態、イオン交換後のｐＨ、電気伝導率、Ｓ
ｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ比（モル比）、アルカリ金属珪酸塩
（分子状）の平均分子量（ＭＷ）、アルカリ金属珪酸塩
（粒子状）の平均粒子径、アルカリ金属珪酸塩の分子状
／粒子状比（重量比）を以下の（表２）に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】（比較例１）アルカリ金属珪酸塩として珪
酸リチウム（日本化学工業製 珪酸リチウム７５ＳｉＯ
_２／Ｌｉ_２Ｏ＝7.9（モル比）、ｐＨ＝11.0）を使用し
た他は、実施例１と同様にアルカリ金属珪酸塩のイオン
交換、水性塗料の調整を行った。アルカリ金属珪酸塩の
初期状態、イオン交換後のｐＨ、電気伝導率、ＳｉＯ_２
／Ｌｉ_２Ｏ比（モル比）、アルカリ金属珪酸塩（分子
状）の平均分子量（ＭＷ）、アルカリ金属珪酸塩（粒子
状）の平均粒子径、アルカリ金属珪酸塩の分子状／粒子
状比（重量比）を以下の（表３）に示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】上記の実施例１、２、比較例１の方法で水
性塗料組成物を調整後、これらの水性塗料組成物を基材
に塗布し評価を行った。

【００３７】（３）基材への塗布方法 １５０ｍｍ×６５ｍｍに裁断した石綿セメント珪酸カル
シウム板（ＪＩＳ Ａ５４１８に準拠したもの）にエポ
キシ樹脂系プライマー（エスケー化研製 ＳＫサーフエ
ポ）をスプレー塗装し、室温で２４時間乾燥させた。続
いて、アクリルウレタン塗料（イサム塗料製 ハイアー
ト１０００）を、上記したプライマー塗装を行った石綿
セメント珪酸カルシウム板上にスプレー塗装し、室温で
２４時間乾燥させた。さらに続いて、前記で調製した実
施例１、２及び比較例１、２の水性塗料組成物をプライ
マー塗装、アクリルウレタン塗装を行った石綿セメント
珪酸カルシウム板上に刷毛塗りし、コーティング物を得
た。コーティングは試験片を垂直に立てた状態で行っ
た。刷毛塗りした上記水性塗料組成物の重量は１５ｇ／
ｍ²であった。最後に、上記コーティング物を室温で２
４時間乾燥させて試験片を得た。

【００３８】（４）評価内容・結果 上記各試験片について、膜厚、促進耐候性試験後の塗膜
剥離の有無、促進耐候性試験後の外観変化（色差Δ
Ｅ）、促進耐候性試験後の親水性を評価した。上記各試
験片の膜厚を表４、促進耐候性試験後の塗膜剥離の有無
を表５に示す。

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】評価方法は以下の通りである。 （４−１）膜厚 走査型電子顕微鏡（日立製作所製 Ｓ−４１００）によ
り試験片を断面方向から観察し、膜厚を測定した。

【００４２】（４−２）促進耐候性試験後の塗膜剥離の
有無 上記各試験片をサンシャインウェザーメーター（スガ試
験機製 ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣＢ）に入れ、ＪＩＳＫ５
４００に準じる条件で、５４６時間運転した。続いて、
光学顕微鏡（キーエンス製 ＶＦ−７５００）を用いて
試験片表面を観察して塗膜剥離の有無を確認し、剥離し
なかったものを○、剥離したものを×と判断した。

【００４３】（４−３）促進耐候性試験後の外観変化
（色差ΔＥ） 上記促進耐候性試験の０、７８、１５６、２３４、３１
２、３９０、４６８、５４６時間後に、上記各試験片表
面のＬａｂ値を、日本電色工業製ＮＤ−３００Ａを用い
て測定し、さらに、Ｌａｂ値から促進耐候試験前後の色
差（ΔＥ）を算出した。ここで、色差（ΔＥ）は、促進
耐候性試験前のＬａｂ値をＬ０、ａ０、ｂ０、促進耐候
性試験後のＬａｂ値をＬ１、ａ１、ｂ１とすると、（式
１）で定義されるものである。

【００４４】

【数１】

【００４５】（４−４）促進耐候試験後の親水性 上記促進耐候性試験の０、７８、１５６、２３４、３１
２、３９０、４６８、５４６時間後の試験片表面の水と
の接触角を、協和界面科学製ＣＸ−１５０を用いて測定
した。

【００４６】実施例１、比較例１の方法で作製した試験
片の促進耐候性試験後の色差（ΔＥ）を図１、実施例
２、比較例１の方法で作製した試験片の促進耐候性試験
後の色差（ΔＥ）を図２、実施例１、比較例１の方法で
作製した試験片の促進耐候性試験後の親水性を図３、実
施例２、比較例１の方法で作製した試験片の促進耐候性
試験後の親水性を図４に示す。試験片の塗膜部分の膜厚
は、実施例１、２、比較例１ともに１〜２μｍであり、
促進耐候性試験後の親水性は、実施例１、２、比較例１
ともに促進耐候性試験１サイクル後（７８時間後）に１
０°以下まで減少し、その後も１０°以下を維持したこ
とから、膜厚と促進耐候性試験後の親水性に関しては、
各試験片で大きな差はなかった。しかし、促進耐候性試
験後の塗膜剥離の有無では、実施例１、２の試験片では
塗膜が剥離しなかったのに対し、比較例１の試験片では
塗膜が剥離した。一方、促進耐候性試験後の外観変化に
ついては、実施例１、２の試験片ではΔＥ＝２以下を維
持したのに対し、比較例１の試験片では塗膜表面が大き
く白化し、ΔＥ＝９まで増加した。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、表面に有機物を有する
基材表面に塗膜の剥離、白化の生じない、耐候性に優れ
た塗膜を形成しうる光触媒を含有する水性塗料組成物を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１、比較例１の方法で作製した試験片
の促進耐候性試験後の色差（ΔＥ）

【図２】 実施例２、比較例１の方法で作製した試験片
の促進耐候性試験後の色差（ΔＥ）

【図３】 実施例１、比較例１の方法で作製した試験片
の促進耐候性試験後の親水性

【図４】 実施例２、比較例１の方法で作製した試験片
の促進耐候性試験後の親水性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｃ０９Ｄ 201/00 // Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０１ Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０１Ｆ ３０２ ３０２Ｂ ３０２Ｙ (72)発明者 高橋 一雄 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 下吹越 光秀 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 CA13 CA43 DB31 EA13 EB02 EB22 EB42 EB57 EC60 4J038 CG141 CJ181 DL151 HA216 HA456 KA06 KA20 MA08 MA10 NA01 NA05 NA06 NA12 NA17 PB02 PB05 PB06 PB07 PB08 PC03 PC06 PC08 PC10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光触媒粒子と、平均分子量（ＭＷ）が３
   ００以下のアルカリ金属珪酸塩と、平均粒子径が１〜１
   ５ｎｍのアルカリ金属珪酸塩と、耐候性樹脂のエマルジ
   ョンとを含むことを特徴とする水性塗料組成物。
2. 【請求項２】 前記耐候性樹脂のエマルジョンは、アク
   リルシリコーンのエマルジョンであり、かつ前記水性塗
   料組成物は、さらに沸点が１００℃以上である常温で液
   体の有機化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載
   の水性塗料組成物。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の水性塗料組成物
   の塗膜を、表面に有機物を有する基材の表面に形成した
   ことを特徴とする部材。
4. 【請求項４】 前記塗膜の膜厚が１μｍ〜１ｍｍである
   ことを特徴とする請求項３に記載の部材。
5. 【請求項５】 前記塗膜の表面が、水との接触角に換算
   して２０°以下であることを特徴とする請求項３又は４
   に記載の部材。