JP2006249151A - マイクロカプセル、水系塗料組成物及び塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一度塗りで耐久性を損なうことなしで汚染防止効果を持続できる塗膜を形成することができ、環境へのＶＯＣの排出削減が可能な外壁用水系塗料組成物、該外壁用水系塗料組成物に用いるマイクロカプセル、及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法を提供すること。
【解決手段】成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質を内包するマイクロカプセルであって、その外殻が耐水性で且つ物理的作用によって破壊できるものである塗料組成物用マイクロカプセル、該マイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有する水系塗料組成物、及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法。
【選択図】 なし

Description

本発明は塗料組成物用マイクロカプセル、該塗料組成物用マイクロカプセルを含有する水系塗料組成物及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法に関し、より詳しくは、耐久性を損なうことなしで汚染防止効果を持続できる塗膜を形成することができ、環境へのＶＯＣ（揮発性有機化合物）の排出削減が可能な外壁用水系塗料組成物、該外壁用水系塗料組成物に用いるマイクロカプセル、及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法に関する。

近年、建築物の外壁塗装に関して、高耐久性を有する塗膜を形成し得る塗料が数多く市場に登場し、建物を長期間にわたって保護し、因って塗り替え周期を長くし、そのことにより環境負荷軽減に寄与している。

一方、建築物外壁の汚れについては、塗膜の耐久性が高くなって経年の劣化が少なくなったことにより、経年による雨筋の汚染が顕著になり、建築物の意匠的価値を大きく低下させるばかりでなく、衛生上の観点からも問題となっている。

上記のような問題を解決する方法として、高耐久性を有する塗膜を形成し、その上に親水性塗膜を形成する方法があるが、重ね塗りが必要であり、また有機溶剤系の塗料を用いる必要があった。

本発明は、一度塗りで耐久性を損なうことなしで汚染防止効果を持続できる塗膜を形成することができ、環境へのＶＯＣの排出削減が可能な外壁用水系塗料組成物、該外壁用水系塗料組成物に用いるマイクロカプセル、及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法を提供することを目的としている。

本発明らは上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質をマイクロカプセル化することにより水系塗料組成物中で安定化させ、塗装時及び／又は塗膜形成後に該マイクロカプセルに内包されていた疎水性液状物質を流出させ、例えば、該マイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有する水系塗料組成物を用いて塗膜を形成する際にマイクロカプセルの外殻を破壊させて、被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる親水性表面皮膜とを形成させることにより上記の目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した。

即ち、本発明の塗料組成物用マイクロカプセルは、成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質を内包するマイクロカプセルであって、その外殻が耐水性であり、塗装時及び／又は塗膜形成後に該マイクロカプセルに内包されていた疎水性液状物質が流出して親水性表面を有する塗膜を形成することができることを特徴とする。

また、本発明の水系塗料組成物は、上記のマイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有することを特徴とする。

本発明の塗装方法は、上記の水系塗料組成物を被塗装物に塗布し、加熱乾燥し、その加熱によりマイクロカプセルの外殻を溶融破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする。

また、本発明の塗装方法は、上記の水系塗料組成物を被塗装物に塗布し、乾燥し、不完全硬化の段階でローラによる加圧でマイクロカプセルの外殻を破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする。

更に、本発明の塗装方法は、上記の水系塗料組成物を被塗装物に塗布する際に、スプレーガンにより被塗装物の表面に強打させてマイクロカプセルの外殻を破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする。

更にまた、本発明の塗装方法は、上記の水系塗料組成物を被塗装物にスプレーガンにより塗布する際に、スプレーガン内で超音波照射によってマイクロカプセルの外殻を破壊させ、直ちにスプレー塗布して被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする。

本発明の塗料組成物用マイクロカプセル、該塗料組成物用マイクロカプセルを含有する水系塗料組成物及び該水系塗料組成物を用いる塗装方法を採用することにより、一度塗りで耐久性を損なうことなしで汚染防止効果を持続できる塗膜を形成することができ、環境へのＶＯＣの排出削減が可能となる。

本発明の塗料組成物用マイクロカプセルは、成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質を内包するマイクロカプセルであって、塗装時及び／又は塗膜形成後に該マイクロカプセルに内包されていた疎水性液状物質を流出させ、例えば、該マイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有する水系塗料組成物を用いて塗膜を形成する際にマイクロカプセルの外殻を破壊させて、被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる親水性表面皮膜とを形成させ得ることが必須である。また、本発明の塗料組成物用マイクロカプセルは、水系塗料組成物中に安定に存在し得るためにはその外殻が耐水性であり、また、該疎水性液状物質を安定に内包し得るためには該疎水性液状物質に対して安定であることが必要である。

上記の条件を満たすマイクロカプセル外殻の形成に用いられるモノマーとして、スチレン、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、オクタデシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシヘキシルアクリレート、ヒドロキシヘキシルメタクリレート、ヒドロキシオクタデシルアクリレート、ヒドロキシオクタデシルメタクリレート、ヒドロキシラウリルアクリレート、ヒドロキシラウリルメタクリレート、フェネチルアクリレート、フェネチルメタクリレート、６−フェニルヘキシルアクリレート、６−フェニルヘキシルメタクリレート、フェニルラウリルアクリレート、フェニルラウリルメタクリレート、３−ニトロフェニル−６−ヘキシルメタクリレート、３−ニトロフェニル−１８−オクタデシルアクリレート、エチレングリコールジシクロペンチルエーテルアクリレート、ビニルエチルケトン、ビニルプロピルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルオクチルケトン、ビニルブチルケトン、シクロヘキシルアクリレート、トリフルオロメチルスチレン、トリフルオロメチルアクリレート、トリフルオロメチルメタクリレート、テトラフルオロプロピルアクリレート、テトラフルオロプロピルメタクリレート、ヘプタフルオロブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソオクチルアクリレート、イソオクチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジヘキシルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジオクチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、ピペリジノ−Ｎ−エチルアクリレート、ビニルプロピオネート、ビニルアセテート、ビニルブチレート、ビニルブチルエーテル、およびビニルプロピルエーテル、エチレン、ビニルカルバゾール、ビニルナフタレン、ビニルアントラセン、ビニルピレン、α−メチルスチレン、ジメチルスチレン、メチルスチレン、ビニルビフェニル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、グリシジルプロピレン、２−メチル−２−ビニルオキシラン、ビニルピリジン、アミノエチルメタクリレート、アミノエチルフェニルアクリレート、マレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−ヘキシルマレイミド、Ｎ−ビニルフタルイミド、およびＮ−ビニルマレイミド、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルアクリレート、ポリビニルアルコール、ビニルピロリドン、ビニル−４−メチルピロリドン、ビニル−４−フェニルピロリドン、ビニルイミダゾール、ビニル−４−メチルイミダゾール、ビニル−４−フェニルイミダゾール、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、アリールオキシジメチルアクリルアミド、アリールオキシピペリジン、アリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアリルアミン、ビニルスルホンアミド、アリルアクリレート、アリルメタクリレート、ブテニルアクリレート、ウンデセニルアクリレート、ウンデセニルメタクリレート、ビニルアクリレート、およびビニルメタクリレート、ジエン（例えば、ブタジエンおよびイソプレン）、飽和グリコール又はジオールと不飽和モノカルボン酸とのエステル（例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート）および多官能価芳香族化合物（例えば、ジビニルベンゼン）等を挙げることができ、それらのモノマーからその外殻を破壊させる物理的作用、化学的作用、光学的作用との関連で適切に選択して用いる。

このような塗料組成物用マイクロカプセルは従来公知の種々の方法で製造することができる。「マイクロカプセル―その機能と応用」（発行所 日本規格協会、発行日 １９９１年３月２０日）、「最新マイクロカプセル化技術」（発行所 （株）総合技術センター、発行日 １９９０年４月２０日）等に紹介されている通り、界面沈積法（例えば、相分離法や、液中乾燥法、融解分散冷却法、懸濁被覆法）や、界面反応法（例えば、界面重合法や、ｉｎ ｓｉｔｕ重合法、液中硬化被覆法、界面反応法）等の二種以上の液体間における反応による方法が、代表的な方法として知られている。

また、このような塗料組成物用マイクロカプセルは、内包している上記のような疎水性液状物質を開放して該疎水性液状物質から生じる親水性表面皮膜を形成することができるためには、例えば、熱、圧力、超音波等の物理的作用、酸、アルカリ等によるｐＨの変化や腐食作用等の化学的作用、ＵＶ光、自然光等による劣化（経時劣化）等の光学的作用でその外殻が破壊できることが必須である。

本発明の塗料組成物用マイクロカプセルにおいては、親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質として、例えば、
(１)一般式 Ｒ¹ _nＳｉ(ＯＲ²)_4-n
（式中、ｎは０〜１であり、Ｒ¹は炭素数１〜８の有機基であり、Ｒ²は炭素数１〜５の有機基である）
で表される有機ケイ素化合物及びその部分加水分解縮合物、及び
(２)ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基からなる群より選ばれた官能基と、加水分解性シラン基とを有する化合物、及びその部分加水分解縮合物
からなる群から選ばれた少なくとも一種を用いることができる。

上記の一般式 Ｒ¹ _nＳｉ(ＯＲ²)_4-n で表される有機ケイ素化合物として、例えば、
テトラメトキシシラン、その部分加水分解縮合物、
テトラエトキシシラン、その部分加水分解縮合物、
メチルトリメトキシシラン、その部分加水分解縮合物、
メチルトリエトキシシラン、その部分加水分解縮合物、
フェニルトリメトキシシラン、その部分加水分解縮合物、
フェニルトリエトキシシラン、その部分加水分解縮合物
を挙げることができ、これらは１種単独で用いることも、２種以上を混合して用いることもできる。

上記のビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基からなる群より選ばれた官能基と、加水分解性シラン基とを有する化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、ｐ−スチリルトリエトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ビス（トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができ、これらは１種単独で用いることも、２種以上を混合して用いることもできる。無論、上記の一般式 Ｒ¹ _nＳｉ(ＯＲ²)_4-n で表される有機ケイ素化合物と併用することもできる。

本発明の水系塗料組成物は上記したマイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有する。本発明の水系塗料組成物においては、含有する塗膜形成性樹脂成分は微粒子状であっても、溶解していても良いが、微粒子である場合には粒子の平均粒径は好ましくは０．０１〜０．３μｍ程度であり、マイクロカプセルの平均粒径は好ましくは５〜５０μｍ程度であって塗膜形成性樹脂粒子の平均粒径の好ましくは５０倍以上、より好ましくは１００倍以上である。

本発明の水系塗料組成物においては、塗膜形成性樹脂成分は微粒子として水中に分散していても或いは溶解していてもよい。そのような塗膜形成性樹脂成分として、例えば、アクリルエマルション、変性アクリルエマルション、ポリエステルエマルション、ポリウレタンエマルション、エポキシエマルション、アクリルシリコーンエマルション、シリコーンエマルション、フッ素エマルション等の分散樹脂、水溶性アクリル、水溶性変性アクリル、水溶性ポリエステル、水溶性ポリウレタン、水溶性アクリルシリコーン、水溶性シリコーン、水溶性フッ素等の水溶性樹脂を挙げることができ、これらは１種単独で用いることも、２種以上を混合して用いることもできる。

本発明の塗装方法においては、上記の水系塗料組成物を従来公知の方法、例えば、スプレーによって被塗装物に塗布する。塗膜形成性樹脂成分は微粒子状であるか又は溶解しているが、粒子状である場合でもマイクロカプセルの平均粒径は塗膜形成性樹脂粒子の平均粒径の好ましくは５０倍以上、より好ましくは１００倍以上であるので、この塗布においては、塗膜形成性樹脂粒子は主として被塗装物側に存在し、マイクロカプセルは塗膜形成性樹脂粒子から生じる層の上にくる。次いで加熱乾燥させ、その加熱によりマイクロカプセルの外殻を溶融破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂粒子から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させる。この塗装方法を実施し得るためには、マイクロカプセルの外殻を形成する樹脂が加熱乾燥の温度で溶融し、内包されていた塗膜を形成し得る疎水成液状物質を放出し得ることが必須である。

また、本発明の塗装方法においては、上記の水系塗料組成物を被塗装物に塗布し、乾燥し、例えば、不完全硬化の段階でローラ等による加圧でマイクロカプセルの外殻を破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることもできる。

更に、本発明の塗装方法においては、上記の水系塗料組成物を被塗装物に塗布する際に、スプレーガンにより被塗装物の表面に強打させてマイクロカプセルの外殻を破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることもできる。

更にまた、本発明の塗装方法においては、上記の水系塗料組成物を被塗装物にスプレーガンにより塗布する際に、スプレーガン内で超音波照射によってマイクロカプセルの外殻を破壊させ、直ちにスプレー塗布して被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることもできる。この塗装方法においては、超音波照射の前にはマイクロカプセルが維持されているので、水系塗料組成物の安定性は保持されており、また、超音波照射後直ちに塗布されるので、成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質と水との反応の影響を考慮する必要がない。

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらによって何ら限定されるものではない。
実施例１
イオン交換水に界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム）を０．００５質量％、分散安定剤（日本酢ビ・ポバール株式会社製ポバールＪＰ−２０、ｎ＝２０００、けん化度＝８０％）を１．０質量％の濃度で溶解させた。この溶液２４０質量部に、成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質としてエチルシリケートオリゴマー（コルコート社製エチルシリケート−４０）４５質量部、マイクロカプセルの外殻を形成し得るモノマーとしてスチレン７．５質量部及びジビニルベンゼン７．５質量部、及び重合開始剤（過酸化ラウロイル、日本油脂製パーロイルＬ）５．２８質量部を添加し、ディスパーで３０００ｒｐｍで１０分間乳化させた。その後攪拌しながら７５℃で６時間Ｉｎ−Ｓｉｔｕ重合させてた。その生成物を濾過し、洗浄し、最後にメチルアルコールで洗浄した。これによって、エチルシリケートオリゴマーを内包した平均粒径２２．７μｍのマイクロカプセルを得た。

上記で得られたマイクロカプセル及び水溶性アクリルを含有する水系塗料組成物を調製した。この水系塗料組成物を被塗装物にスプレーガンにより塗布する際に、スプレーガン内で超音波照射によってマイクロカプセルの外殻を破壊させ、直ちにスプレー塗布して被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させた。

Claims (7)

1. 成膜後に親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質を内包するマイクロカプセルであって、その外殻が耐水性であり、塗装時及び／又は塗膜形成後に該マイクロカプセルに内包されていた疎水性液状物質が流出して親水性表面を有する塗膜を形成することができることを特徴とする塗料組成物用マイクロカプセル。
2. マイクロカプセルの外殻が物理的作用、化学的作用又は光学的作用によって破壊できるものであることを特徴とする請求項１記載の塗料組成物用マイクロカプセル。
3. 親水性表面を有する塗膜を形成し得る疎水性液状物質が
   (１)一般式 Ｒ¹ _nＳｉ(ＯＲ²)_4-n
   （式中、ｎは０〜１であり、Ｒ¹は炭素数１〜８の有機基であり、Ｒ²は炭素数１〜５の有機基である）
   で表される有機ケイ素化合物及びその部分加水分解縮合物、及び
   (２)ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基、ウレイド基、メルカプト基、スルフィド基及びイソシアネート基からなる群より選ばれた官能基と、加水分解性シラン基とを有する化合物、及びその部分加水分解縮合物
   からなる群から選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１又は２記載の塗料組成物用マイクロカプセル。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のマイクロカプセル及び塗膜形成性樹脂成分を含有することを特徴とする水系塗料組成物。
5. 請求項４記載の水系塗料組成物を被塗装物に塗布し、加熱乾燥し、その加熱によりマイクロカプセルの外殻を溶融破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする塗装方法。
6. 請求項４記載の水系塗料組成物を被塗装物に塗布し、乾燥し、硬化の任意の段階でローラによる加圧でマイクロカプセルの外殻を破壊させて被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする塗装方法。
7. 請求項４記載の水系塗料組成物を被塗装物にスプレーガンにより塗布する際に、スプレーガン内で超音波照射によってマイクロカプセルの外殻を破壊させ、直ちにスプレー塗布して被塗装物上に塗膜形成性樹脂成分から生じる塗膜とその表面に疎水性液状物質から生じる表面皮膜とを形成させることを特徴とする塗装方法。