JP2006022141A

JP2006022141A - 水性塗料及び塗料用粉末組成物

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Publication number: JP2006022141A
Application number: JP2004199015A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Matsui; 良樹松井
Original assignee: NACHURU KK
Current assignee: NACHURU KK
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】空気中に存在する有害物質を吸着・分解するだけでなく、水分を吸着・放出性に優れ、また、抗菌・抗カビに効果のある水性塗料を提供することを目的とする。
【解決手段】粉末組成物に対して１００〜２００重量％で水を練り合わせて生成される水性塗料において、粉末組成物を、（Ａ）珪藻土を体積比率３５％〜６５％で含み、（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率３０％〜６０％で含み、前記（Ａ）珪藻土及び（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率９０％〜９９％の範囲内で含むようにする。また、（Ｃ）体積比率３％の樹脂、（Ｄ）体積比率１％の化学繊維、（Ｅ）体積比率１％のホウ酸カルシウムを添加するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、珪藻土を成分として含む水性塗料に関するものであり、より詳しくは、化学物質の吸着性や分解性に優れ、また、水分の吸着・放出が可能で、抗菌・抗カビに効果のある水性塗料に関するものである。

近年、住宅における健康管理や安全性に対する志向が強くなってきており、室内の化学物質の管理、湿度の管理、臭いの管理等について強く注意が払われるようになってきている。これに伴って、平成１５年７月１日よりＪＩＳ規格で制定されたＦ☆☆☆☆（Ｆフォースター）レベルであると、シックハウスの原因の一つであるホルムアルデヒドの含有量を殆どゼロに設定しなければならなくなった。また、塗料やインキ等に含まれるトルエンやキシレン、ベンゼン等のＶＯＣ（揮発性有機化合物）に対する規制がなされるようになってきており、現状では塗料の根本的な改革が望まれるようになってきている。

これに対応すべく、近年では、成分に改良を施した塗料が種々提案されるようになってきている。例えば、下記の特許文献１には、室内の床、壁面、天井、家具等に使用される合板やビニル壁紙に塗布する水性塗料であって、ホルムアルデヒドや可塑剤類等の有害物質を吸着または分解し、揮発性有機化合物の揮散を少なくできるようにした室内汚染対策用の水性塗料が開示されている。

具体的に、この特許文献１に記載されている水性塗料は、（Ａ）最低造膜温度が０℃以下の水溶性又は水分散性樹脂と、（Ｂ）珪藻土、活性アルミナ、活性白土およびゼオライトから選ばれる少なくとも１種以上の顔料を含み、その（Ｂ）成分の含有量が樹脂固形分１００重量部に対して５〜３００重量部配合するように設定され、沸点５０〜２５０℃の有機溶剤の塗料中の含有量を１％以下に設定するようにしたものである。このような水性塗料を用いれば、内装材から揮発するホルムアルデヒドやアンモニア等の有害物を遮断し、又は吸収・分解して室内汚染を効果的に防止することができるようになる。
特開２０００−９５９７９号公報

ところで、このような塗料を使用する場合、ホルムアルデヒド等のような化学物質の吸着性能や分解性能を高めるだけでなく、結露等によって生ずる壁面の水滴や空気中の水分等を有効に吸収し、また、カビの発生や細菌の繁殖等を防止する必要がある。更に、このような水滴や水分の吸収だけではなく、壁面から水分を適度に放出することによって、室内空間の湿度を均一に保てるようにすることが好ましい。

一方、施工側としては、このような塗料を壁面に塗布する場合、塗布厚が厚くなると施工単価が高くなるばかりでなく、壁面に割れ等を生じてしまい、修繕作業等が発生して面倒なものとなる。このため、塗布厚を可能な限り薄くできるようにすることが好ましく、また、このように塗料厚を薄くすることは、その塗料の成分中に含まれる人工的な化学物質の絶対的な使用量を抑える上でも好ましい。

そこで、本発明はかかる問題点に着目してなされたもので、空気中に存在する有害物質を吸着・分解するだけでなく、水分を吸着・放出性にも優れ、また、抗菌・抗カビの効果等を有する水性塗料を提供することを目的とするものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、（Ａ）珪藻土を体積比率３５％〜６５％で含み、（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率３０％〜６０％で含み、前記（Ａ）珪藻土及び（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率９０％〜９９％の範囲内で含むようにした粉末組成物と水とを混合させて水性塗料を生成するようにしたものである。

このように構成すれば、水性塗料中に有害な化学物質を殆ど含んでいないため、ホルムアルデヒド等のような化学物質の発生を防止することができるようになる。また、（Ａ）素材である珪藻土を体積比率で３５％〜６５％含んでいるため、空気中の水分を吸着・放出することができ、また、（Ｂ）素材を体積比率３０％〜６０％の割合で含むようにしているため化学物質の吸着・分解を行うことができるようになる。また、これらの（Ａ）素材や（Ｂ）素材をこのような割合で混合すれば、ガンスプレーやローラ等によって薄く塗布することができ、これにより、施工単価を安く設定することができるばかりでなく、化学物質の絶対的な使用量も抑えることができるようになる。

また、このゼオライトを天然ゼオライトで構成するとともに、多孔質の炭酸カルシウムをサンゴ粉で構成するようにする。

このように構成すれば、天然素材である珪藻土（Ａ素材）、天然ゼオライト、サンゴ粉、粘土（Ｂ素材）によって粉末組成物の９０％〜９９％を占めることができ、環境に優しい塗料とすることができるようになる。

更に、このような粉末組成物に対して、樹脂、化学繊維、ホウ酸カルシウムを含むようにする。

このように構成すれば、樹脂や化学繊維によって、適度な粘性を持たせることができ、塗布後におけるヒビ割れや、粉状物の剥離等を防止することができるようになる。このため、塗料を塗布した壁面に手を触れても、珪藻土等の粉状物が手に付着するようなことがなくなる。

加えて、このような粉末組成物に対して水を１００重量％〜２００重量％の割合で混合させて練り合わせるようにする。

このように構成すれば、０．５mm程度のように薄く塗布することができるようになる。また、水を溶媒とし、また、セメントやプラスター等のような成分を用いていないので、長期間にわたってその練り合わせた状態を維持しておくことができるようになる。

本発明の水性塗料は、（Ａ）珪藻土を体積比率３５％〜６５％で含み、（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率３０％〜６０％で含み、前記（Ａ）珪藻土及び（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率９０％〜９９％の範囲内で含むようにした粉末組成物に水を混合させるように構成したので、空気中に存在する有害物質の吸着性や分解性に優れ、水分を吸着・放出することが可能で、化学物質の絶対的な使用量を極力抑えることができるようになる。

以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。

本実施の形態における水性塗料に使用される粉末組成物は、乾燥時における体積比率（以下、同様に乾燥時における体積比率で述べる）３５％〜６５％で含まれる珪藻土（Ａ）と、体積比率３０％〜６０％で含まれるゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土の混合物（Ｂ）とを含み、（Ａ）素材と（Ｂ）素材とを体積比率で粉末組成物全体の約９５％占めるようにしたものであって、その他の成分として、樹脂（Ｃ）を体積比率で３％、化学繊維（Ｄ）を体積比率で１％、ホウ酸カルシウム（Ｅ）を体積比率で１％含むようにしたものである。そして、このような粉末組成物を１００重量部とした場合、１００〜２００重量％の割合で水と混合し、練り合わせて水性塗料を生成するようにしたものである。

この粉末組成物を構成する珪藻土は、細粉化して５μｍ〜１５μｍの粒子径となるようにしたもので、１ｇ当たり２０平方メートルもの表面積を有し、この粒子の多孔構造によって空気中の水分を吸着・放出する性質を有する。このため、このような性質を有する珪藻土を粉末組成物として多く含むようにすれば、この多孔の性質によって壁面に付着した水滴を吸収することができ、また、空気中に含まれる水分を吸着・放出して室内空間の湿度を均一に保つことができるようになる。なお、この珪藻土の含有率を高くし過ぎた場合は、相対的に固化剤である粘土の割合が低くなるため、塗装後において壁面から珪藻土の粒子が剥離し、手にうっすらと珪藻土の粒子が付着してしまう可能性がある。このため、好適には、この珪藻土を塗布後の乾燥時体積率として３５％〜６５％の範囲内で含ませるようにすると良い。

一方、粉末組成物を構成する（Ｂ）素材の一つであるゼオライト（沸石）は、ケイ酸（SiO₂）や酸化アルミニウム（AlO₃）を主成分とするもので、イオン交換性能を有し、脱水しても結晶構造が変化せず、脱水した後に分子サイズの多孔が得られるという性質を有するものである。このため、このような性質を有するゼオライトを成分として含むと、空気中に存在する化学物質やアンモニア系の臭い、タバコの臭い、ペットの臭い等を吸着分解することができるようになる。このゼオライトには、天然に存在する天然ゼオライトと、人工的に合成した合成ゼオライトが存在するが、この実施の形態においては、環境に優しい塗料とするために天然ゼオライトを細粉化したものが使用される。

また、（Ｂ）素材の一つである多孔質の炭酸カルシウムとしては、例えば、サンゴを細粉化したサンゴ粉を用いる。このサンゴ粉は、マイナスイオンを発生させる効果や空気中の臭いを消臭する効果を有する。このため、このようなサンゴ粉を成分として含ませれば、室内空間のアンモニア系の臭いやタバコの臭い、ペットの臭いを消臭することができるようになる。このサンゴ粉を粉末組成物の成分として使用する場合は、例えば、沖縄県等で摂取されたサンゴ片を使用する。

また、（Ｂ）素材の一つである粘土は、その粘土本来の性質である固化性を利用して粉末組成物の剥離等を防止するものである。また、この粘土は、空気中のプラスイオンを吸着する機能を有するとともに、水性塗料に色彩を付する顔料としての機能を有する。一般に、珪藻土は白〜灰の色彩を有し、また、天然のゼオライトも通常白〜灰の色彩を有するため、塗料として色彩の多様性に欠ける。このため、種々の色彩を有する粘土を細粉化し、これを練り合わせることによって塗料に色彩を付与できるようにする。例えば、天然に存在する粘土を用いれば、ホワイト、イエロー、ベージュ、ライトブラウン、ピンク等に着色することができる。なお、この他にも種々の色に着色することができるが、天然に存在する粘土であって、多量に採掘できるようなものを使用するのが良い。この粘土は、ゼオライトやサンゴ粉とともに（Ｂ）素材として体積比率３０％〜６０％の範囲内で含有され、例えば、ガンスプレー等によって噴霧状に塗布する場合においては、水性塗料の粘性を低くすべく（Ｂ）素材の含有率を、例えば、３０％等と低くする。一方、ヘラやローラ等を用いて厚く塗布するような場合においては、（Ｂ）素材の含有率を、例えば、６５％等と高くする。なお、このように塗布厚を厚くするような場合においては、液垂れ等によってムラが生ずる可能性があるため、（Ｂ）素材内において粘土の含有率を高くすると良い。

一方、（Ｃ）素材である樹脂としては、水性塗料に粘性を与える性質を有するものとして、例えば、水溶化したアクリル樹脂等が用いられる。

また、（Ｄ）素材である繊維材としては、化学繊維、植物繊維、炭素繊維等が用いられる。この繊維素材は、塗布後における塗料のヒビ割れ等を防止する効果を有するものとして、例えば、ビニル系の繊維であるビニロン、カーボンファイバー等が用いられる。

また、（Ｅ）素材であるホウ酸カルシウムは、カビの発生や細菌の繁殖を防止するもので、粉末組成物に対して体積比率で約１％程度含むようにする。

なお、このような（Ａ）素材〜（Ｅ）素材だけに限らず、これに増粘剤として、例えば、メチルセルロースを０．５重量％〜１重量％の割合で添加するようにしても良い。このようにすれば、塗布後における塗料の液垂れや割れ等を防止することができる。

そして、このように構成された粉末組成物に対して、１００重量％〜２００重量％の割合で水と混合し、練り合わせることによって水性塗料を生成する。この混合割合としては、ハケやローラ等によって厚く塗布するような場合においては、約１００重量％の割合で水と混合し、また、ガンスプレー等によって薄く塗布するような場合においては、２００重量％の割合で水と混合する。このように水と練り合わせた後においては、この粉末組成物内にセメントやプラスター等が含まれていないため、長期間放置した場合であっても固化することがなく、塗料用粉末組成物として販売するだけでなく、あらかじめ最適な割合で練り上げた状態の水性塗料として販売することができるようになる。

次に、このような水性塗料の実施例について説明する。

粉末組成物として珪藻土（Ａ）を体積比率約６０％、ゼオライトを体積比率約１８％、サンゴ粉を体積比率約１％、粘土を体積比率約１８％（（Ｂ）素材の体積比率３７％）、樹脂（Ｃ）を体積比率１％、化学繊維（Ｄ）を体積比率１％、ホウ酸カルシウム（Ｅ）を体積比率１％とし、これを水２００重量％に練り合わせて水性塗料を生成した。この水性塗料を使用したホルムアルデヒドガスの残存濃度の試験結果を示す。

まず、試験を行うに際して、この水性塗料を５cm×５cm×０．５cmのガラス板に塗布し、６枚のガラスを１０リットルのテドラーバック内に入れて密封し、その後試験用ガスである８ppmのホルムアルデヒドを１０リットル注入した。この場合におけるホルムアルデヒドガス残存濃度曲線図を図１に示す。図１において横軸は経過時間（時間）であり、縦軸はホルムアルデヒドガスの残存濃度（ppm）である。図１から分かるにように、試験開始直後における試料と空試験との濃度は同一（８ppm）であったが、１５分経過後には試料におけるホルムアルデヒドの残存濃度は２．２ppmに低下し、３０分後には０．１５ppm、１時間経過後においては検出することができなかった。これに対して、空試験では、２時間経過した後においても、ホルムアルデヒドガスの残存濃度は６．５ppmまでにしか低下しなかった。

次に、カビ抵抗性の試験結果を示す。この試験においては、JIS Z 2911 プラスチック製品の試験方法Ａに準拠したもので、無機塩寒天培地に試料を貼付し、湿潤剤添加無機塩溶液の入った下記の５つの菌株の混合胞子懸濁液を噴霧した。２９±１℃、９０％RH以上で４週間培養し、試料上でのカビの育成を観測した。
１．Aspergillus niger ATCC6275
２．Penicillum funiculosum ATCC9644
３．Paecilomyces variotii ATCC10121
４．Gliocladiumu virens ATCC9645
５．Chaetomium globosum ATCC6205

このカビ抵抗性の試験結果を表１に示す。

表１から分かるように、２８日経過後においても試料上でカビは検出されず、この水性塗料はカビ抵抗性を有していることが分かる。

次に、環境ホルモンの疑いのあるノニルフェノール吸着性能試験の結果を示す。吸着方法として、試料片（５×５×１cm）３個（全量４４．４g）を５mg/Lのノニルフェノール含精製水１Lの中に浸した。２３±１℃の温度で７日間静置し、上澄液５００mlを試験溶液として、ノニルフェノール残存量を測定した。又、試料片を加えないで同様な試験を行い空試験とした。分析方法としては、ガスクロマトグラフ質量分析法を用い、上水試験方法（日本水道協会）１７．２ガスクロマトグラフ−質量分析法を用いた。この結果を表２に示す。

表２から分かるように、ノニルフェノール残存濃度は空試験では１．１mg/Lであるのに対し、試料では０．０１１mg/Lでありノニルフェノールを吸着していることが分かる。

また、その他、珪藻土配合比率５０％以上含む水性塗料を施工済み建物の床下部分および地表面に塗布したところ、二日目には床下からのカビの臭いがなくなり、また、ムカデや蟻、蜘蛛がいなくなった旨の報告を受けた。

更に、このような水性塗料を波トタンに塗布し、１３時（外気温度３５℃）にその波トタンの温度を計測したところ、塗装なしの波トタンの表面温度は７５℃であったのに対し、外面を塗装したものは６０℃であった。また同様に、コンクリート壁面に水性塗料を塗布し、１３時（外気温度３５℃）にその表面温度を測定したところ、塗装なしのコンクリート表面の温度は５５℃であったのに対し、塗装したコンクリートの表面温度は４２℃であった。このことから、上述の水性塗料は化学物質の吸着分解や水分の吸着放出だけでなく、塗装面の温度上昇を低下させることが分かった。これは、珪藻土の微細孔によって光を乱反射することや、その微細孔によって断熱効果を有するためであると考えられる。このため、同様に、外気温が極端に低下する場合においても、その表面温度をほぼ一定に保つことができると考えられる。

水性塗料を塗布した試料と空試験とのホルムアルデヒドガス残存濃度を示す曲線図

Claims

（Ａ）珪藻土を体積比率３５％〜６５％で含み、（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率３０％〜６０％で含み、前記（Ａ）珪藻土及び（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土を体積比率９０％〜９９％の範囲内で含むようにした粉末組成物に対して水を混合させてなる水性塗料。
更に、粉末組成物に、樹脂、化学繊維、ホウ酸カルシウムを含むようにした請求項１に記載の水性塗料。
前記水が、粉末組成物に対して１００重量％〜２００重量％の割合で混合されるものである請求項１又は２に記載の水性塗料。
水と練り混ぜることによって水性塗料を生成するための塗料用粉末組成物において、当該塗料用粉末組成物を、（Ａ）体積比率３５％〜６５％の珪藻土と、（Ｂ）体積比率３０％〜６０％のゼオライト、多孔質の炭酸カルシウム、粘土、とを含むように構成し、当該（Ａ）珪藻土、（Ｂ）ゼオライト、多孔質の炭酸カルシウムを体積比率９０％〜９９％の範囲内で含むようにしたことを特徴とする塗料用粉末組成物。
更に、粉末組成物に、樹脂、化学繊維、ホウ酸カルシウムを含むようにした請求項４に記載の塗料用粉末組成物。