JP2004238490A

JP2004238490A - トール油ピッチ塗料

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Publication number: JP2004238490A
Application number: JP2003029102A
Authority: JP
Inventors: Sukemasa Nakamoto; 祐昌中本; Kunio Hiwano; 邦夫肥和野; Toshihiko Tsunoda; 敏彦角田; Tomoyuki Matsumae; 智之松前
Original assignee: KINOUSEI MOKUSHITSU SHINSOZAI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: KINOUSEI MOKUSHITSU SHINSOZAI GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: JP3960926B2

Abstract

【課題】今まで粘着性が強いため塗料化が困難であったトール油ピッチを乾燥性の塗料に改良し、産業廃棄物に近いトール油ピッチを有効利用したトール油ピッチ塗料を提供すること。
【解決手段】トール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を、トール油ピッチの重量の０．３〜３倍量混合し、８０〜１４０℃に加熱して得られる化合物に少なくとも、例えばナフテン酸コバルト，マンガン，亜鉛，カルシウムなどの乾燥促進剤および例えばキシレン，アセトンなどの溶剤を配合してなるものである。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然原料であるリグノフェノール誘導体を使用したトール油ピッチ塗料であり、シーラー，プライマー，中塗，上塗として機能する自然塗料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、塗装業界においては、環境汚染物質に対する規制などの動向を受け、地球環境に優しい塗料が求められている。また、住宅・家具業界では、ホルマリン、トルエン、キシレン、イソシアネート、フタル酸エステルなどの環境ホルモンによるアレルギーや化学物質過敏症などのいわゆるシックハウス症候群が社会問題になっていることに鑑み、植物から採取した天然原料を主体とする自然塗料が使用されつつある。
自然塗料は、環境汚染物質を含まないので、シックハウス症候群の発症を抑えることができるといった大きな利点がある。
【０００３】
この自然塗料の材料として、トール油ピッチ（ＴＯＰ）を利用することが研究されている。
トール油ピッチは、パルプ製造時の副産物として回収される粗トール油を精留してトール油脂肪酸、トール油ロジンおよび残留分として得られる。粗トール油中の１５〜３０％がトール油ピッチとして副生されていて、世界的には年間２０万トンを越えている。
トール油ピッチの代表的な性質は以下に示す表１のとおりであり、特に安価であることから建設資材、ゴム、塗料、接着剤など工業用途への応用が研究されてきた。
【０００４】
【表１】

【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした開発にもかかわらず、トール油ピッチのほとんど大部分は燃料として消費されている。
特に塗料用途への応用においては、その粘着性が残るため乾燥硬化せず、常温乾燥性塗料として使用できなかった。
この粘着性はトール油ピッチに３０〜４５％含まれる不けん化物に由来すると考えられ、ジテルペン系アルコール、長鎖脂肪族アルコール、ステロール、脱水ステロールおよびワックスアルコール等が不けん化物として含まれている。さらにトール油ピッチの数平均分子量はわずか９００〜１３００であり、ポリマーはほとんど含まれていない。
【０００６】
今まで化学的変性によってトール油ピッチの品質向上が試みられた。たとえばトール油ピッチのカルシウム、マグネシウム金属塩として硬化性を付与することも考案された。しかし、こうした努力にもかかわらず大規模な商業用途は生まれなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的とするところは、今まで粘着性が強いため塗料化が困難であったトール油ピッチを乾燥性の塗料に改良し、産業廃棄物に近いトール油ピッチを有効利用したトール油ピッチ塗料を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のトール油ピッチ塗料は、トール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を混合し加熱して得られる化合物に少なくとも乾燥促進剤および溶剤を配合してなることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の請求項２に記載のトール油ピッチ塗料は、トール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を、トール油ピッチの重量の０．３〜３倍量混合し、８０〜１４０℃に加熱して得られる化合物に少なくとも乾燥促進剤および溶剤を配合してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項１又は２において、リグノフェノール誘導体とは、天然原料であるリグニンをフェノール誘導体で誘導体化したものであり、クレゾール、キシレノール、ジメチルフェノール、プロピルフェノールなどによる誘導体があるが、リグノクレゾールが最も一般的である。
また乾燥促進剤としては、ナフテン酸コバルト，マンガン，亜鉛，カルシウムなどが適当である。
なお、トール油ピッチは造膜性樹脂としての機能を果たしている。
また、溶剤（有機溶剤）は、キシレンやアセトンなどが適当である。
【００１１】
本発明の請求項１，２に記載のトール油ピッチ塗料によれば、今まで粘着性が強い為、塗料化が困難であったトール油ピッチを乾燥硬化性の塗料に改良することが可能となった。
しかも耐水性、耐候性、付着性の良好な環境にやさしい、例えば木材用自然塗料として活用でき、ほとんど燃料や産業廃棄物に近いトール油ピッチを有効利用できることが可能となった。
【００１２】
さらにリグノフェノール誘導体をスイッチング素子として活用し、効果的に低分子化し回収することにより利用後廃棄されず、複合素材として再利用し木質資源を活用し植物資源の新しい循環活用システムの確立を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るトール油ピッチ塗料は、トール油ピッチを精留など加工処理を施すことなく、原液のまま利用するものであり、そのトール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を混合し加熱して付加反応させるもので、これによって得られる化合物に少なくとも乾燥促進剤および溶剤を配合してなる。
【００１４】
かかる加熱処理を施すことによりトール油ピッチの乾燥硬化を阻害し永久粘着性をもたらす不けん化物にリグノフェノール誘導体が付加し、水素結合ならびにＩＰＮ構造を形成し、ポリマー状になり、粘着性が軽減し、さらにすすんで不粘着になる。
乾燥促進剤を配合するのは、トール油ピッチには酸化乾燥性の成分が含まれているので、この酸化乾燥性成分を活性化し空気中の酸素と結合しやすくするためである。
【００１５】
また、リグニンに由来するリグノフェノール誘導体はビスアリールプロパンユニットをもっており、その紫外線吸収性により耐候性に優れる。またリグノフェノール誘導体は木材細胞壁と極性結合を形成し密着性、付着性に優れる塗料を提供する。なお、リグノフェノール誘導体としては特許２８９５０８７号、特開平９−２７８９０４号、特開２０００−７２８８８、特開２００１−２６１８３９、その他の文献に詳述されているのでここでは省略するが、リグノフェノールの分子内に切断性或いは連結性の分子間スイッチ素子を組み込むことにより、次に再利用する原料を任意の長さの分子に変換し資源を循環できる自然環境型材料として塗料形成要素に応用できる利点もある。
【００１６】
より具体的には、リグノフェノール誘導体をトール油ピッチに対して重量で０．３〜３倍量、好ましくは１〜２倍量配合しよく混合撹拌しながら８０℃〜１４０℃に加熱する。加熱時間は１０〜３０分である。トール油ピッチとリグノフェノール誘導体は常温では混合せず、ゲル状になるが、８０℃以上に加熱することにより相溶する。
これはトール油ピッチ中の有機酸、脂肪酸、樹脂酸およびそのエステル、ステロール等の成分にリグノフェノール誘導体が水素結合或いはグラフティングさらには架橋結合し、トール油ピッチの極性値が上昇し溶解性パラメーターが大きくなるものと考えられる。
【００１７】
なお、リグノフェノール誘導体として、リグノ−ｐ−クレゾールを使用する場合、融点は１３０〜１７０℃で高温長時間加熱するとリグノ−ｐ−クレゾールの低分子化、熱分解が起こり、トール油ピッチとの架橋以外の副反応が活発化するので好ましくない。リグノフェノール誘導体としては、フェノールとしてｐ−クレゾール、２，４−ジメチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロールなどの誘導体が試作されているが、最も一般的なｐ−クレゾールを主として用いた。なお、リグノ−ｐ−クレゾールは濃酸による相分離により得られた液を大過剰の水に分散し沈殿物を遠心分離の上乾燥させた未精製の粗リグノ−ｐ−クレゾールを用いた。
【００１８】
また、トール油ピッチとリグノフェノール誘導体を混合するときに、その他、必要に応じて、顔料、防かび剤、殺菌剤、防蟻剤、防錆剤等を添加配合することも可能である。
【００１９】
【実施例】
以下、５つの実施例（実施例１〜実施例５）を挙げて比較例１，２と対比しつつ本発明を説明する。なお、本実施例において、「％」は重量％を示し、「部」は重量部を示す。
【００２０】
（実施例１）
トール油ピッチ（ＴＯＰ）９０部に粗リグノ−ｐ−クレゾール１０部を混合し、常圧下撹拌しながら９０℃に昇温し、同温度で１５分間反応させた。反応終了後約４０℃まで冷却し、ナフテン酸コバルト（金属コバルト含有量６％）を０．１部加えよく混合し、キシレン２５部加え希釈し試作塗料とした。
【００２１】
（実施例２〜３）
表２に示した処方で実施例１と同様の操作で塗料を試作した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
（比較例１）
表２の処方で加熱反応させることなく、常温混合にて下記塗料を試作した。
【００２４】
（実施例４〜５）
表３の処方で実施例１と同様の操作で塗料を試作した。
【００２５】
【表３】

【００２６】
（比較例２）
表３の処方で実施例１と同様の操作で塗料を試作した。
【００２７】
なお、ナフテン酸コバルトは、乾燥促進剤の役割を果たし、キシレン，アセトンは、溶剤であり塗料の粘度を低くする役割を果たす。また、エステルガム，漂白セラックは、塗料の造膜性をよくし、厚肉に塗れるようにする役割を果たす。さらに、ダイアセトンアルコールは、溶剤であり沸点が高いので揮発が遅く刷毛返しを楽にする役割を果たす。
【００２８】
（試験結果）
前記実施例１〜５、比較例１，２をラジアータパイン７０×１５０×８ｍｍの試験板に刷毛塗にて１００平方センチメートル当り１グラムの塗布量で２回塗りし（塗装間隔３日）室温１４日放置後下記試験を行った。
これによれば、実施例１〜５のものは、比較例１，２と外観は同様であるが、乾燥時間がはやく、耐水性，耐候性，付着性に優れることがわかる。
【００２９】
【表４】

【００３０】
ここでは、本発明の実施形態に係るトール油ピッチ塗料を木材（ラジアータパイン）に塗布する例を示したが、木材に限らず、鉄板，プラスチック，コンクリート，モルタル，スレートなどにも塗布することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の請求項１，２に記載のトール油ピッチ塗料によれば、今まで粘着性が強い為、塗料化が困難であったトール油ピッチを乾燥硬化性の塗料に改良することが可能となった。
しかも耐水性、耐候性、付着性の良好な環境にやさしい、例えば木材用自然塗料として活用でき、ほとんど燃料や産業廃棄物に近いトール油ピッチを有効利用できることが可能となった。
【００３２】
さらにリグノフェノール誘導体をスイッチング素子として活用し、効果的に低分子化し回収することにより利用後廃棄されず、複合素材として再利用し木質資源を活用し植物資源の新しい循環活用システムの確立を図ることができる。

Claims

トール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を混合し加熱して得られる化合物に少なくとも乾燥促進剤および溶剤を配合してなることを特徴とするトール油ピッチ塗料。
トール油ピッチの原液にリグノフェノール誘導体を、トール油ピッチの重量の０．３〜３倍量混合し、８０〜１４０℃に加熱して得られる化合物に少なくとも乾燥促進剤および溶剤を配合してなることを特徴とするトール油ピッチ塗料。