JP2005082779A - セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤および該スラリーを含有する塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 溶剤系および水系のどちらでも使用可能で、かつ使用時の沈殿発生等の問題も無いなど作業性にも優れ、さらには容易かつ安価に提供できるつや消し剤およびこれを含有する塗料組成物を提供することにある。
【解決手段】 高分子分散剤を含有し、平均粒子径が０．１〜３００μｍのセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤、およびこれを含有する塗料組成物を得る。これにより得られる塗料組成物は分散安定性に優れ、塗膜強度の低下もない。

Description

本発明は、分散安定性に優れたセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤および該スラリーを含有する塗料組成物に関するものである。

自動車用インストルメントパネル、ダッシュボード、エアバッグカバー等の内装部品のようなプラスチック成型品、および金属製品等の表面塗装には、ビニル系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等が使用されるが、一般的にはつやを有するのが特徴である。

一方、自動車の内装用部品の場合、運転者への防眩性の配慮および、高級感の付与のために、つや消し剤の添加が一般に行われている。一般につや消し剤としては無水珪酸、含水珪酸等の珪酸類、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどの珪酸化合物、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化チタン、石膏、クレー、タルク、アルミホワイトのような無機顔料、ポリ（メタ）アクリレート系、ポリスチレン系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリ塩化ビニル系等の有機顔料などがある。

しかし、これらの顔料はバインダー樹脂のような塗料と結合し得る官能基を持たず、機械的な結合状態で保持されているに過ぎないため、高級感や柔らかな触感に乏しい。また、塗装面の摩擦摩耗により、つや消し剤が脱落し、光沢を増す等の欠点を有している。

その改善策として、水酸基含有ポリウレタン樹脂微粉末を使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、水酸基含有ポリウレタン樹脂微粉末は製造工程が煩雑になることから高価なものであり、使用できる範囲が限られていた。

一方、つや消し剤にセルロース系材料を用いるものとして、アセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂を使用することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、これらは溶剤系において溶解させ使用するため、水系での使用に問題があった。

また、つや消し剤にセルロース粉末を用いることができるが（例えば、特許文献３参照。）、化学変成を施していないセルロース粉末は水および有機溶剤に不溶で、さらに、工業的に入手可能なセルロース粉末は、コロイド粒子以上の粒子径を有しており、沈殿を発生することから、これらが塗料組成物に含まれる場合は、分散安定性に問題があった。

特開２００１−２７９１６２号公報 特開昭５４−１３５４３号公報 特願２００２−８５３２０号出願明細書

本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するために創案されたものであり、溶剤系および水系のどちらでも使用可能で、分散安定性に優れ、かつ安価な天然物を原料として容易かつ安価に提供できるセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤および該スラリーを含有する塗料組成物を提供するものである。

本発明者は、従来から使用されているつや消し剤と同等の効果を有し、かつ塗料組成物中における分散性が良好で、作業性を低下させず、塗膜強度の低下が起こらないようなつや消し剤について鋭意検討を重ねた結果、つや消し剤として、天然高分子であるセルロース粉末を高分子分散剤を含有する水分散スラリーとして塗料等に配合することで、塗料組成物中における分散性が良好で、かつ従来のつや消し剤と同等ないしそれ以上の性能を有することを見出し、本発明をなすに至った。すなわち、本発明は、セルロース粉末を含有すること特徴とする分散安定性に優れたセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤、および該スラリーを含有する塗料組成物である。

本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤は、従来から使用されているつや消し剤と同等以上の効果を有し、水系、溶剤系塗料のどちらにも利用できる利点をもつ。さらに、本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を含む塗料組成物は、分散安定性に優れ、作業性を低下させず、塗膜強度の低下が起こらないものであるので、本発明の塗料組成物は、産業上有用である。

本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤に使用するセルロース粉末は、晒または未晒木材パルプ、精製リンター、酢酸菌等の微生物によって生産されるセルロース等の天然セルロース粉末や、セルロースを銅アンモニア溶液、モルホリン誘導体等何らかの溶媒に溶解し、改めて紡糸された再生セルロース粉末、および上記セルロース系素材を酸加水分解、アルカリ加水分解、酵素分解、爆砕処理、振動ボールミル処理等によって解重合処理したセルロース粉末または機械的に処理したセルロース粉末が例示される。

従来、工業的に入手可能なセルロース粉末は、コロイド粒子以上の粒子径を有しており、スラリー状態では沈殿を発生することから、これらが塗料組成物に含まれる場合は、分散安定性に問題があった。一方で、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤に高分子分散剤を含有させると、塗料中で沈殿を生じることがなく、良好な分散性を得ることができる。

本発明で使用する高分子分散剤は公知の高分子分散剤が使用可能であるが、非水溶性高分子分散剤であることが好ましい。水溶性高分子分散剤を使用した場合、塗装した塗膜が水に濡れた際、水溶性高分子分散剤が塗膜から溶出し、塗膜強度を低下させるが、非水溶性高分子分散剤であれば、塗装した塗膜が水に濡れた際、高分子分散剤が塗膜から溶出することがなく、塗膜強度の低下を引き起こすことがない。

高分子分散剤の添加量は、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤中における含有量が、０．５重量部以上５０重量部以下であることが好ましく、より好ましくは、１０重量部以上４０重量部以下である。セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤中における高分子分散剤含有量が０．５重量部未満では、塗料組成物中での、セルロース粉末の分散安定性効果が低下する。一方、５０重量部を超えると、水溶性高分子分散剤をセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤に使用し、これを溶剤系塗料に添加した際には、水溶性高分子分散剤の不溶化が発生し、分散安定性を低下させ、また、非水溶性高分子分散剤をセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤に使用し、これを水系塗料に添加した際には、非水溶性高分子分散剤の不溶化が発生し、分散安定性を低下させるという問題を生じる。

非水溶性高分子分散剤としては、非水溶性セルロース誘導体が好ましく、アセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート等のセルロース系樹脂が例示される。これらセルロースエステルは、芳香族炭化水素に対する溶剤希釈耐性が最も高く、可溶化に必要なエステルまたはケトン量が最も少なくてすむためである。

非水溶性セルロース誘導体を溶解せしめる溶剤は、公知の溶剤が使用できるが、親水性であることが好ましく、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤中における含有量が、５重量部以上５０重量部以下であることが好ましく、より好ましくは、１０重量部以上４０重量部以下である。疎水性溶剤を使用した場合は、相溶性の問題から、セルロース粉末の水分散スラリーの調整が困難となる。また、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤中における溶剤含有量が５重量部未満では、水系塗料に使用した際に、非水溶性セルロース誘導体の析出が生じ、分散安定性を低下させ、一方、５０重量部を超えると、水系塗料の使用に際し、引火点を有するなどの問題を生じる。

非水溶性セルロース誘導体を溶解せしめる親水性有機溶剤は、アセトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、メチルグリコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が例示されるが、使用する非水溶性セルロース誘導体の種類、および置換度により、任意に親水性有機溶剤を選択することができ、また親水性有機溶剤は単一でも複合使用してもどちらでも良い。

つや消し剤としてセルロース粉末を使用したことで、従来の無機顔料からなるつや消し剤と比較し、水酸基を含有することから、塗料に水酸基と反応する官能基を有する化合物（例えばイソシアネート化合物）を添加することにより、セルロースの水酸基が、イソシアネート基と反応して、バインダー樹脂とともに強固で一体的な塗膜となり得るため、塗膜強度の低下を引き起こすことがない。

また、セルロース粉末は天然高分子であり生分解性を有し、さらに今日では紙・パルプ産業で安価、かつ大量に生産されているものであることから、安価に提供できるものである。

本発明では、平均粒子径が０．１〜３００μｍであるセルロース粉末が好ましい。この範囲のセルロース粉末をセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤として使用すると、無機顔料や有機顔料からなる公知のつや消し剤と同様に、塗装した塗膜表面に小さな起伏を生じ、塗膜の反射率を低減させることによりつや消し効果が発現するものと推定される。平均粒子径が０．１μｍ未満であれば、塗膜表面の起伏が小さくなり過ぎ、つや消し効果が低下するために好ましくない。また、平均粒子径３００μｍを越えた場合、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤の分散安定性が低下するため沈殿を生じ、また、塗装時の作業性が低下し、さらに塗膜強度の低下、塗膜の凹凸が顕著になり風合いを損なうために好ましくない。より好ましくは、平均粒子径が０．５〜２００μｍの範囲であり、さらに好ましくは平均粒子径が１．０〜１００μｍの範囲である。平均粒子径は、公知の分級および／または粉砕技術で調整することができる。

上記セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤に用いるセルロース粉末は、そのまま単独でも、異なる種類、平均粒子径のものを複数混合しても、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤として使用することもできる。さらに、上記セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を、従来のつや消し剤と任意の割合で混合して併用することも可能である。混合割合は、用途によって適宜選択すればよいが、上記セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤が、３０重量％以上配合することが好ましい。

本発明の塗料組成物とは、塗料成分と本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を含むものである。塗料成分は、塗膜形成要素と塗膜形成助要素からなる。

本発明における塗膜形成要素は、塗膜の主体となる塗膜主要素のほか、一般に使用されている公知の可塑剤、硬化剤、界面活性剤、増粘剤、ｐＨ調整剤、レベリング剤、酸化防止剤、消泡剤、難燃剤、防カビ剤および顔料等を必要に応じて配合するものである。本発明において、塗膜主要素に特に制限はなく、天然植物油、天然樹脂、半合成樹脂、合成樹脂のいずれであってもよく、また熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。具体的には、あまに油、しなきり油、大豆油等の乾性油または、半乾性油、ロジン、ニトロセルロース、エチルセルロース、酢酸酪酸セルロース、ベンジルセルロース、ノボラック型またはレゾール型のフェノール樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、シリコーン樹脂、ホモポリマー型熱可塑性、コポリマー型熱可塑性、変性型熱可塑性または熱硬化性のフッ素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、グラフト変性ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、グラフト変性ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩素化ポリオレフィン樹脂、α・β−不飽和カルボン酸またはその酸無水物でグラフト変性された酸変性ポリオレフィン樹脂、酸変性塩素化ポリオレフィン樹脂、アクリルモノマー等に代表される反応性モノマーとグラフト変性されたグラフト変性ポリオレフィン樹脂、グラフト変性塩素化ポリオレフィン樹脂、および上記物質の水性化物等が挙げられ、それらを混合して使用することもできる。

本発明における塗膜形成助要素は、溶媒および希釈剤等からなる。これらも、特に制限はなく、親油性有機溶剤、親水性有機溶剤、又は水のいずれでもよい。

本発明の塗料組成物は、上記塗料成分１００重量部（固形分）に対して、本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を、１〜８０重量部(固形分)配合するのが好ましい。１重量部未満の配合では、つや消し効果が発現しない。また、８０重量部を超える場合は、塗膜が厚くなるため作業性の低下、あるいは、塗膜強度の低下を引き起こす場合があり、好ましくない。

本発明のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤は、セルロース粉末、高分子分散剤、溶剤、水を、例えばＳ／Ｇミル、ディスパー、またはミキサー等の一般的な混合装置を用いて、常法により充分に分散、混合することで、容易に得られる。さらに、本発明の塗料組成物は、本発明セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤と塗料成分を例えばＳ／Ｇミル、ディスパー、またはミキサー等の一般的な混合装置を用いて、常法により充分に分散、混合することで、容易に得られる。

なお、本発明セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤および該スラリーを含有する塗料組成物においては、無水珪酸等の無機顔料やポリ（メタ）アクリレート系等の有機顔料などとの併用、あるいはバインダー樹脂のような塗料と結合し得る官能基を持つ水酸基含有ポリウレタン樹脂微粉末などとの併用も可能であり、目的に併せてこれらを適宜選択して使用することができる。

本発明の塗料組成物を塗布する方法には、特に制限はなく、刷毛塗り、スプレー塗装、浸漬塗装等、塗膜形成要素、塗料の性状等に応じて公知の方法に従って、必要なつや消し感が得られるような塗膜厚さ、例えば５〜１００μｍ程度で、成型品に対して塗布すればよい。

さらに、本発明の塗料組成物を硬化する方法も、特に制限はなく、常温乾燥、加熱、紫外線、可視光または電子線等の光線を照射する方法等のいずれでもよく、塗料の硬化機構に応じて公知の方法に従って、適宜硬化手段を採用することができる。

本発明の塗料組成物は、酸化重合型、湿気硬化型、加熱硬化型、触媒硬化型、紫外線硬化型、およびポリオール硬化型等、いかなる機構により硬化するタイプでもよい。

以下、本発明の実施の形態を実施例により説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。尚、配合量を示す「部」は「重量部」を示す。
［実施例１］
セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を、セルロース粉末（商品名「ＫＣフロックＷ-２００Ｇ」、日本製紙（株）製、平均粒子径３５μｍ）１５部、高分子分散剤（酢酸セルロース、和光純薬工業（株）製）５部、親水性有機溶剤（アセトン、和光純薬工業（株）製）３０部、水５０部の配合で調製した。固形分３０重量％のアクリル樹脂塗料（（株）カンペパピオ製）１００部（固形分）に、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を１００部添加した。その後、塗膜厚さが２０〜３０μｍとなるようアクリル板に塗装し、６０℃・３０分間乾燥した。これを試験片とし、以下の試験（光沢度、付着性、耐油脂性）を行い、結果を表１に示す。
＜粒度測定＞
レーザー回折散乱粒度分布計（マイクロトラック Ｍｏｄｅｌ−９２２０−ＳＲＡ、日機装（株）製）を用いて測定し、Ｄ₅₀の値を平均粒子径（μｍ）とした。
＜分散安定性試験＞
セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤と塗料を混合後、室温で１ヶ月放置し、放置後の沈殿の発生度合いを目視で評価した。評価は以下のように定めた。

○：沈殿が無い
△：沈殿はあるが、攪拌により容易に再分散する
×：沈殿があり、攪拌による再分散が困難
＜光沢度試験＞
試験片について、ＪＩＳ Ｚ ８７４１規格に基づき、６０°グロス光沢値を測定し、光沢度とした。
＜付着性試験＞
試験片を一昼夜放置し、碁盤目テープ剥離試験を実施し、塗膜の剥がれを評価した。また、試験片を温水（５０℃）中に１２０時間浸漬した後、碁盤目テープ剥離試験を実施した。評価は以下のように定めた。

○：剥がれが無い
×：一部剥がれがある
＜耐油脂性試験＞
塗装面に牛脂（和光純薬工業（株）製）約１ｇをのせ、８０℃・３０分間放置後の塗膜の剥がれを観察した。尚、評価は以下のように定めた。

○：剥がれが無い
×：一部剥がれがある
［実施例２〜３、比較例１〜４］
表１におけるセルロース粉末、高分子分散剤、および親水性有機溶剤を用いて、実施例１と同様にして試験片を作製した。試験結果を表１に示す。

Claims (5)

1. セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤であって、当該セルロース粉末の平均粒子径が、０．１〜３００μｍであることを特徴とするセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤。
2. 高分子分散剤を含有する請求項１記載のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤。
3. 高分子分散剤が非水溶性セルロース誘導体である請求項２記載のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤。
4. 非水溶性セルロース誘導体を溶解せしめる溶剤の、セルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤中における含有量が５０重量％以下である請求項３記載のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤。
5. 請求項１〜請求項４いずれかに記載のセルロース粉末の水分散スラリー状つや消し剤を含有する塗料組成物であって、該塗料組成物中のセルロース粉末の平均粒子径が、０．１〜３００μｍのものからなることを特徴とする塗料組成物。